爆破销安全阀

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)徐州阿卡控制阀门有限公司 作者:李龙

  介绍了一种应用欧拉临界载荷公式设计的新型安全阀结构特点和工作原理,论述了阀门安装和维护方法。

1、概述

  爆破销式安全阀是一种非重闭式安全泄压装置,它避免了采用爆破片进行安全泄压时爆破片爆破后需打开管道更换新爆破片的步骤,使操作人员免于接触介质,减少了人身伤害的危险。

2、爆破销式安全阀的结构原理

  爆破销式安全阀( 图1) 的阀体和阀盖通过螺纹支柱连接,支柱上面安装压板。爆破销一端固定在芯杆上,一端被压板上的固定螺钉固定。阀座与阀体一体,芯杆与阀座形成活塞结构,采用O形圈进行密封。由于O形圈静密封时在介质力的作用下会形成自密封,所以密封效果优良,满足了系统零泄漏的要求。

  爆破销的预紧载荷通过调节固定螺钉设定,并传递给芯杆实现关闭状态。当介质压力超过设定压力时,由于细长压杆( 即爆破销) 失稳超过临界载荷而弯曲变形,芯杆向上打开达到快速、准确泄放压力的目的( 图2) 。

3、设计

  欧拉提出的计算两端固定细长压杆临界载荷的公式是

爆破销安全阀

爆破销安全阀

图1 爆破销安全阀

  根据欧拉公式,对仅承受轴向压缩载荷的细长压杆而言,当实际载荷F 小于临界载荷Fcr时,细长压杆维持直线平衡状态,并有抵抗侧向干扰的稳定性。当实际载荷F 大于临界载荷Fcr时,细长压杆达到失稳状态,这时细长压杆瞬间( 动作时间约为0. 002s) 由直线平衡状态转变成弯曲变形状态,且不可逆。这种由直线变为弯曲的过程称之为失稳,也就是屈曲。当细长压杆发生弯曲变形后,即使压力再微小的增大也会使细长压杆的变形显著增加。由于细长压杆的失稳特性,因而特别适合要求快速开启泄压的场合。

爆破销安全阀开关状态

图2 爆破销安全阀开关状态

  欧拉公式临界值的确定取决于压杆细长比和压杆材料的力学性能,以及负载施加于两端的形式。材料要保证均匀性,要控制爆破销的热处理、有效长度的直线度、直径的圆度、两端的同轴度、端面的垂直度及表面光洁度,以达到爆破要求的设定压力。爆破销的设定压力误差一般可控制在±5%。由于爆破销的差压敏感,设计时需考虑安全阀两端的操作压力状态,而且因为爆破销是暴露在外部环境中,因此还要考虑外部环境温度和环境侵蚀。芯杆和阀座之间密封的O 形圈以及芯杆和阀盖之间密封的O 形圈的摩擦力FT均对爆破精度有影响。

爆破销安全阀

  爆破销安全阀与管道的连接形式可设计成螺纹连接或法兰连接( DN3 ~ DN1 200) ,设定压力可从0.6kPa ~300MPa。同一安全阀可根据不同的起爆压力设计出直径不同的爆破销满足用户要求。应用爆破销的失稳变形这一特性,可根据具体需要设计出很多种类的爆破销安全阀。如,可以消除背压影响的平衡套筒活塞先导式爆破销安全阀、在线开放式出口或封闭式出口爆破销安全阀、双座式爆破销安全阀和垂直角式或倾斜直通式爆破销安全阀。还可以在爆破销安全阀上相关位置安装感应式位置开关( 图3) ,实现安全阀爆破泄压信号的远距离传送,使工艺操作人员在中央控制室就可集中监控多台爆破销安全阀的实际状态。

安装感应式位置开关的爆破销安全阀

图3 安装感应式位置开关的爆破销安全阀

4、爆破销式安全阀的安装与维护

  爆破销安全阀安装前需检查确认管道是否清洁,流体流动方向是否明确,标识铭牌数据是否齐全。爆破销的自重也会对爆破压力产生影响,因而应按照设计位置( 水平、垂直及倾斜) 安装。某些爆破销会因差压动作,安装时应确保按照阀后压力设控或保持为大气压力。在爆破销爆破后需更换爆破销时,应保证承压设备的内部压力恢复至安全压力之下,现场操作时可借助外力将芯杆复位,取下弯曲的爆破销。芯杆与阀座重新关闭应具有移动自由度,不能移动复位时应检查是否有物质阻塞卡滞,实现密封后更换新的爆破销,更换前需检查爆破销的标识是否和原爆破销一致,爆破销是否有表面划痕、磨损、弯曲等影响爆破精度的缺陷。在系统已加压运行的时候禁止更换新的爆破销,这会导致爆破销安全阀过早动作,伤害现场操作人员。更换过程应严格遵循安装规范,不当安装有时会引起爆破压力的变化。在爆破销安全阀正常运行期间,禁止接触触碰爆破销。用户需要更改起爆压力时,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为应由生产厂确定新的爆破销,不可自行更换未经许可的爆破销。

5、结语

  爆破销安全阀复位简单,备件更换方便,泄压精度较高,抗压力波动好,泄放状态易于判断,没有爆破残留,可在线调整泄放压力,生产成本和使用成本低。爆破销式安全阀可以应用在大多数非重闭场合,或常规安全阀使用效果不理想的工况中,可以与其他泄压安全装置配合使用,也可以作为承压容器上唯一的泄压安全装置使用。

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