高性能蒸汽安全阀背压腔压力试验研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北京航天动力研究所 作者:范军

  采用试验研究的方法对高性能蒸汽安全阀背压腔内部压力在开启关闭过程的压力建立进行测量研究,得到背压腔压力在安全阀动作过程中的变化曲线,分析了背压调节装置对背压的影响。

1、概述

  高性能蒸汽安全阀较常规安全阀,在开启压力以及回座压力等性能方面具有更严格的要求,工作状况比常规安全阀更加苛刻。因此,高性能蒸汽安全阀在结构上与常规安全阀有着很大的区别,除了增加了上调节圈外,还有一个对高性能蒸汽安全阀动作性能起着重要作用的背压腔。本文通过试验测量,得到背压腔中压力在安全阀动作过程中的建压曲线,及背压调节机构对背压腔建压过程以及回座压力的影响。

2、性能

  背压腔是安全阀结构中带有背压调节钉与背压调节环两个调节零件的腔体,能够辅助提高安全阀的回座压力。安全阀开启时,蒸汽介质通过零部件之间的间隙进入背压腔中,在背压腔中形成一定的背压附加力。通过结构尺寸的合理匹配和调节机构的合理调节,使背压腔的附加力在安全阀的回座阶段适时地起作用,避免背压在开启阶段对安全阀的开启有影响,从而提高安全阀的回座压力,即减小安全阀的启闭压差。

3、试验方法

  3.1、试验系统

  试验系统( 图1) 可测量的安全阀参数主要有入口压力p、背压腔压力p'和阀门开启高度H 等。试验选取蒸汽安全阀作为研究对象。在背压腔内部重要位置安装压力传感器,选择4 个不同位置为测点( 图2) 。测点1、2、3 和4 对应的压力测点记为P1、P2、P3、P4。选2MPa 为试验的整定点,调节背压腔调节件,测量背压腔内部的压力。

  3.2、背压调节

  背压调节件有关闭、开启和全启3 种状态。调节钉与调节环通过螺纹连接进行调节。将调节钉顺时针旋转到最低端( 即无法再旋转) 为关闭状态。然后以关闭状态为起点逆时针调节所需要的角度(角度越大表示开度越大) 。调节环上面标有0 刻度线,以0 刻度线为起始位置,向下拨动调节环,至所需的齿数( 齿数越多表示开度越小) ,直到最低端无法转动为关闭状态。

试验系统

图1 试验系统

测点位置

图2 测点位置

5、结语

  阀座密封宽度对密封副的结构应力和密封性能均有很大的影响。随着密封宽度的增大,密封副所受的应力和应变均增大,密封面所受的等效应力和接触应力也增大,使密封性能提高,但随之也导致了密封面上摩擦应力的增大,使密封圈的使用寿命缩短,因此,还应采取措施减小摩擦应力,延长密封圈的使用寿命。

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