交换交换乱杂烩系列

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    哪些因素能影響安全閥的動態穩定性?

    2012/5/21 21:34:48      點擊:

    安全閥的基本原理是當被保護系統中壓力升高時,產生一個作用在感受元件上的附加力,使該元件移動而在安全閥通道中打開間隙,介質通過間隙排出. 從而使系統內壓力下降,起到保護系統的作用。
    壓支架安全閥,無論是國住面密封型、錐面密封到或是平面密封型,都存在著非線性因采。這些非線性因素中有的屬于本質非線性,有的間于非本質非線性,它們都對用的動態特性產生著各種不同的影響。在理論上如何分析非線性因素對問動態性能的影響以及在設計上如何減少非線性因素。

       安全閥的排放能力及其零件的使用壽命,與安全閥工作的動態穩定性有關.閥瓣的震蕩會使安全閥的通道截面積和排放能力減小,而閥瓣同閥座和開啟高度限位器的碰撞會損壞安全閥的密封面及其他零件.兩段作用的全啟式安全閥最易產生閥瓣震蕩.
    頻跳的本質
    選擇安全閥十分重要的一點是使安全閥的排量和系統排量相適應,如果安全閥的排量超過一定值,在安全閥開啟的瞬間,就會導致系統中的壓力急速跌落下來,特別是鍋爐過熱器安全閥,安裝在集箱或管道中,壓力管系的中間容積相對鍋爐汽包較小,壓降的幅度會更大,壓將可能達到安全閥的回座壓力,致使安全閥關閉。但鍋爐系統產生超壓的介質量,并沒有真正排出,所以壓力會,急速上升,致使安全閥再次開啟,安全閥在極短的時間內開啟和關閉是所謂的頻跳。
    頻跳的危害

    安全閥產生頻跳時,由于閥內介質作用力和彈簧作用力不平衡,閥辦與閥座在接觸過程中,密封面間形成沖擊,一旦密封面有損壞,就會造成安全閥泄漏,影響系統安全運行。

     安全閥在啟跳時是否產生頻跳是衡量其工作動態穩定性的重要指標。安全閥產生頻跳的原因是由安全閥結構因素和系統因素兩方面引起的。結構因素是安全閥彈簧剛度過大和開啟時閥辦上腔內的背壓過大,而系統因素是安全閥排量過大和系統中流量擾動。

       安全閥工作的動態不穩定性主要是由下列原因引起的:安全閥的排放能力超過進入安全閥的介質流量,彈簧剛度過大,閥門開啟時在閥瓣上腔中出現大的背壓以及外界的動態干擾.
       一.排放能力影響
       在出現以下情況時,可能發生安全閥的排放能力超過進入閥門的介質流量:
       1.當選用的安全閥的通道截面積超過計算所需要的截面積時:
       2.當安全閥安裝在緊急排量有變化的系統上:
       3.當進口管道的截面積不夠時等等.

       二.彈簧剛度影響
       彈簧剛度過大也可以成為閥瓣振蕩的原因.全啟式安全閥能達到全開啟排放依賴于介質反沖力,但彈簧剛度過大時,這個力就無法克服彈簧力使其達到設定的開啟高度,所以安全閥也無法達到全量排放,這樣會導致安全閥剛一開啟就回座,形成振蕩.若剛度小的話,則安全閥會在很低的壓力下才能回座.
      為了消除這種現象,應當裝設符合設計的彈簧,或在設計時候應多實際幾組彈簧進行試驗,通過試驗確定最合適的彈簧.


       三.系統背壓影響:
      同彈簧剛度過大造成的影響相類似,閥瓣上方體腔在安全閥開啟時產生的背壓也可能引起閥瓣振蕩.為了避免產生大的背壓,對于開放式安全閥是利用閥體上的開孔使閥瓣上方體腔與大氣連通.對于封閉式安全閥,可將閥瓣上方體腔與閥體出口或出口支管連通,利用所產生的抽吸效應來降低閥瓣上方的壓力
    安全閥動態穩定性被破壞,還可能是由于外界的干擾作用引起的,其中最重要的是出口管道的振動以及進、出口管道中的壓力脈動.當振動載荷的頻率接近安全閥運動零件的自由振動頻率時,所帶來的危害最大.為了克服出口管道的振動現象,應當把它盡可能地做成沒有彎頭的直管,并牢牢地加以固定.為了消除活塞式機械、止回閥等工作時產生的壓力脈動,應力求把安全閥直接安裝在容器上或避免采用長的安裝管道.

    要保證安全閥工作特性穩定,在開啟時不產生頻跳,安全閥的總壓降必須小于安全閥的回座壓差。

    假設:

    某電廠的兩臺220t/h、10Mpa鍋爐,安全閥排量為114.2t/h,總排量為228.4t/h,鍋爐汽包到布置安全閥的過熱器出口集箱處的壓降是1.0Mpa。該過熱器安全閥開啟壓力10.8Mpa,回座壓力是9.8Mpa,壓差只有1Mpa,即壓力降

    ʌP=KʌPs[(1+WF/WS)2-1]

    =1.0*1.0*[(1-121.4/220)2-1]

    =1.4Mpa

    壓力降大于回座壓力差時,安全閥開啟時就會產生頻跳。無論是彈簧直接作用式安全閥,還是脈沖式安全閥,均可先進行評估。

      綜上所述,在設計安全閥時應當考慮到安全閥的動態穩定性,而提高穩定性一般有:減小安全閥運動零件的質量,增加關閉件后閥門體腔的容積,把安全閥直接安裝在大的容器上或者縮短安全閥連接管道的長度,使安全閥的排放能力于緊急排量值相適應,正確地選用彈簧,以及減少閥瓣反沖盤的面積等。







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