安全阀反冲效应影响因素分析

1、安全阀反冲效应影响因素分析弾汀L疋代荷式M阀安亍N反冲效应是在闻芯JfV；后流111的件质对反冲盘冲山而产生的.剧安全阀工作穗宦性有很大关系下面通过分析安亍旳IF穏址件（动力学|的常响因秦寻找反冲效应的B响因素e2.1安全阀工件稳定性211简介安全阀的动作分丑牛阶段*完全关闭阶段.开启阶段，稳定排放阶段，回座阶段，回屋后关闭嘶段.安全阀的工作稳定性即动力学规律.主要是描安全阀在开口回康过程巾的运动稳定性，一殺要求浪放过程平稳，快速.不产生振动f主要是发靠和频跳）.槻定性差的安全網.开启过程中琳出现吿阴.频跳和颤掘.往往导鑫密封性能变差或甚亍出现相关构件的损坏安金脚任开沖和排放过程中.魁菅出现频

2、跳和颤振是衛屋儿I作稳定性好坏的重耍指标之-反冲效应能够使樹安全阀打极铤时间内迅速Jfjfb对安全阀的工杵稳宦性有极大的影响反冲效应大，反冲效应产生的升力才便斟安全阀迅速这也雄全翕盘安全阀带仃反冲啟的总冈t反之.帯心式安录側没仃氏diu釘也就没仃所谓的反冲效应.它戏能应用到摆作爪力爱求平稳的容器，对于高压容器*大型容器以及安全滦放量大的巾、低压脅器冈好选用全启式安全帽.安全阀的反冲效应和工作稳工甲14关.井析安金闵工菲稳定性的影响因畫对寻找反冲数应的序响因索有Jfi导作安全阀工作稳定性影响因素研究研究或全性问題的前提是必硕沾楚安全阀屮訛体的流动状总、以及鉛构对流体流动的影响即安全押运疔的机JB

3、问題.这对于研宛者束说车琳圉难山1制題的塑杂性.n何国内外对这方面的研究较少.尤茸是“仃业规模的试脸研究更少，人多是理论分斬.这一般是由于安金n试脸时装置的奥求非常高，一般的试総装置报木无法重现安全购的真实匸柞状况。郭大僑对电站锅炉系统中安全闵的T怖动态锥定性问题进行了探讨阿.认为安全阀的排肚对安全阀匸作动态稳d件常响报人汁话的安全阀什显既陡満足系统的要求.也能遷如安金阀杞开启过程屮产生频跳.如果安亍制扯扯选样金合瑯，则圧便用屮就容易W懒撮刖锁跳产丫珑跳的总凶般对叮站丸給构问趙利录统问題a具屮給构力向通常是安全阀粥箕刚度过人和背压过大.而系统同索则训能足安全阀1过大.造成萦竦中的流量急剧变化而

4、产生动态扰动。安全阀的排量要与系貌排量相适应.不然开启瞬间系统压力可能会急速下降，压力下降的幅度过大可能达到安全阀的回座压力.致使安全阀关闭.但系统中产生超压的流体井没真正排放出来.于是系统压力又会迅速上升,达到整定压力就会导致安全阀再次开启，即产生频跳.文献2刃通过研究弹簧刚度和排童对安全阀匸作稳定性影响.简化得到了个安全阀运动微分方程组，建芷了安全匸作稳定性的条件方程。该文献认为，任安全阀的全开启位置运动足稳定的.而金部分开灯位置运动是不稳定的：任运动不稳定状态，出现鹼孤和频跳在所难免。该文献据此提出了保持运动稳定性的两个判宜准则.即刚度准则和排応裕度卅则井给出了址大允许弹後刚度和最大允许

5、排8:安全裕就的计算公式.国外在安全阀的动力学规律方面的研究比IB内早其中最先研究动力学规律的文献是康德拉契娃的安全阀专著呻】，作者在其专著中，专门研究了安全阀的动力学規律,将安全阀运行过程中的弹熒力、流束动压作用力和相对开启高度结合起来提岀了两种安全阀特件曲线，种是弾熒力与相对开心鬲度的关系：种特件曲线是流束动爪作用力与阀芯开启高度的关系.流束动压作用力是匸作介质在排放过程中促使阀芯开启的作川力.也定义为升力，升力农达为升力系数与牌态力的乘枳.这里的挣态力实质就足单独作用在阀芯上的介质压力。利用升力特性曲线和弹熒力待性曲线在安全阀运行过程中的相互变化关系.就对以判断安全阀的运动状态，例如，当

6、升力大F弹熒力时，安全阀处于开心状态：反Z安全阀处于关闭状态。在木专著中.作者提出了流束动压系数p（也是所谓的升力系数）来表征作用任阀芯和反冲盘匕的升力打作用在阀芯上的静压的差别。流束动压系数p是流束作用任阀芯上的力同阀府、讚用差作川任侧芯而枳上的挣爪作川力之比此外通过试验術到以F结论：p取决于阀门的结构和流通部分的比例仃关,并与开启高度或相对高度有关。文献32捉到弹簧式个阀在超爪保护系统中得到了广泛应|,为设计并预测安全阀的性能仃必要研究阀的动态特性，作者利用-维模熨研究不同儿何参数对动态特性和稳定性的影响，如弾熒质屋、几何结构内部零件、调整圈位置、波纹符等.分析结果提出了蒸汽流条件卜这吐参

7、数对阀开启时间、最大升力和啊杆振荡的影响效果。如果阀门是受到不恰片反压力补偿，它将变得不稳定并且回座压力减小。降低导环（上调节）位置调整，或提高喷嘴调整环（F调节圈）可以改善稳定性、编短开启时间、梶离升力和阀门开高和较人的扌l*t阳尼对阀稳眾性的影晌也得到了论证.运用该模醴可为评价阻尼装置的安全设计，消除不稳定阀门的动态行为.19SS年,AGKrivo血e3】对稳态操作的安全阀的丁作稳定性问題进行了研充,井得到了安全阀稳定性匸作时的判据。研究发现.匸作稳定性打聊簧刚度关系较大,在弹簧刚度较大的时候,安全阀的运行是稳定的:而当对于弹簧刚度较小的侑形.极易导致安全阀阀芯进入不稳定运行的状态。199

8、0年,法国学者BZiegler研究了流体相互作用的动力学行为对安全阀作稳定性的影响，安全阀稳定性的研究匸要解决安个阀的摄动问题作者引用f1980-19S8年间所完成的实验测试数据，提出了弹熒戒荷式安全阀怖体的三种主耍KlW：流动阴力和背压、流动过程相变、低液放昴操作。此外，在安全阀工作稳定性的机理方面,提岀了流応变化导致的压力波动公影响安全阀的动态花定性。欧洲学者S.D.Moni*对应用于液体流动中的安全创的作稳定性进行了分析研究,折出如果容器和阀入【I法兰Z间的总爪损失超过英准则极限值，安全阀将会不稳定从而引起频振。这个简单的稳定准则足稳定从而引起频振。这个简单的稳定准则足其中任API标准中

9、为3%,此准则又称为3%准则.它有很大的约束性,只能用F液体而对气体和两相流不适用.文献36提出介质町爪缩性、缝隙住径、颤振会对系统的稳定性产生形响.而形响址人的因素是流体介质的性质和弹熒刚度.关于安全阀的动力学稳定性.还仃人从满足相似珅论条件的模樂试验P和两相流模V试脸阿等方血进行研究。2.2安全阀反冲效应的影响因素探讨通过总结安全阀【.作稳定性的形响因素,推测反冲效应的主要影响因素有:调节IW的位置、反冲盘的面积、反冲盘的形状、反冲盘昨阀群Z间的育压叭禅簧的刚度、介质爪力、流秋等等。111尸时何和实验条件有限,木文主空从F调节圈的位置、反冲盘形状面枳和弹贤刚度打分析它们对反冲效应的影响。卜

10、Ifii介绍下调节鹅、反冲盘和弾簧刚度对反冲效应的影响。下调节圈F调节圈又称阀朋调节，它通过螺纹被设置在阀庵外WL旋转调节圈可以改变调节IB上端面打阀座密封而之间的相对位置拧下调节圈固定螺钊,从露岀的螺孔伸入一根细螺丝刀之类的工具,即可拨动调节IH上的轮齿,使调节圈左右转动。当调节I的位置升高或降低。从而影响排放压力和回座压力。毎一次调整时，调节圈转动的幅度不宜过大（般转动数齿即可九每次调整后都应将固定螺钉拧上,使其端部位于调节圈两齿Z间的凹槽内，既能防止调节转动，乂不対调节圈产t栓向用力。这类阀门金调试过程中往往会出现排放用力打冋座压力相互干扰的不良现象阿下调节圈的调节原理是通过改变阀芯、反

11、冲盘和调节BHZ间通道的大小，进而改变了安全阀开启后气体在阀芯、反冲盘和调节鹅之间腔室内枳聚程度的大小。为下调节圈下障时.爪力枳聚的程度縮小，作用在反冲盘上的压力就会减小,反冲力也就减小因此降低下调节圈会降低安全阀的反冲效应.反冲盘对于全心式安全阀它JUfM助增加阀殆开心岛度的专门机构一反冲盘.它Z所以能帮助增加开高主要是利用了作用任反冲盘(相当于扩大了阀證的面枳)上的静压力以及流束的反作用力：反冲盘具有使流束改变方向的转向凸边,当流束经过反冲盘而转向时，反作用力即沿开启方向作用任阀繼上.任开启的初始J介段.开启是稳定而均衡的：当继续开启时压力作用到阀議和反冲盘更大面枳上，同时流束改变方向,均

12、衡状态变为不卷定状态安全阀便总速的打丿到阀更的全JFV；咼度却文献卩1得到了反冲盘凸边高度対升力系数的影响.据此可以得到凸边岛度对反冲效用的影响。安全阀受到的升力为启FTP%/其中，卩为升力系数：。为喉径：人为安全阀进口滞止压力:假设反冲效应产T的升力为Frecoil,则辄coHFgiJ(2-2)兀中,4X%/为阀芯升力：a为阀芯氏能，彳为伺芯下面的介质牌爪。综合(21)和(2-必到：必/j=)p(%oo/2-3)可见反冲效应产生的反冲力与升力系数有对应的线性关系文献中紂到了升力系数随口边高度的增加而升高，所以反冲效应也随凸边高度的期人.反冲盘凸边能够依幕流束对阀芯的反作川力使升力大人增加，凸

13、边使流束转向阀芯升起的方向，就然带仃转向凸边的反冲盘能大大捉髙安全阀的开嘉高度。凸边越大使得转向阀芯的流束越篡反冲力也就越人.反冲效应的人小与反冲盘的面枳和作川在反冲盘上的压力有关，反冲力随面积的增大而增大反冲盘的形状会形响介质的流动状念:凸边越大、折角（见图2-1）越小.排放出的介质住外腔室的的枳聚程度越大，反冲效应越人。弹簧刚度对F弹簧直接载荷式安全阀,其动作性能M簧来控制。处簧刚度对安全阀的动作影响很大.弹簧刚度的选择是否得当直接关系到安全阀工作的正常打否,木文对丼簧也只限于对弹簧刚度的研究。如果艸簧刚度过大，安全阀开启需要的压力很大,容易限制安全阀的动作，从而造成超乐导致啡故的发生：弾簧刚度过小，安全阀迅速打开，但回座玉力很小.极易造成介质的浪费。通过观察全启式弹簧安全阀的待性曲线图22可以石出：在评貰刚度为Ki（刚度过大）时升力高于弾熒力的阶段很饭，不难推出安全阀开启后会迅速关闭多余的介质没冇被及时排放出来，这将引起安全阀的取复开启和阀耨的霞荡.导致安全阀进入不稳定工作状态。在弹簧刚度为K）（刚度过小）时,升力高于弹簧力的阶段非常长,说明安全阀开启后将很堆冋座.文献21得