[分享]具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥在線整定技術

1 彈簧式安全閥的工作原理及特點
1．1彈簧式安全閥的工作原理
安全閥彈簧的預緊力FT通過閥桿傳遞給閥瓣上方，而系統內介質的壓力作用在閥瓣下方，在FT的作用下閥瓣的密封面與噴嘴密封面緊緊結合，從而起到密封作用。起跳壓力等于，其中f表示閥門內部零件的機械摩擦力。當安全閥起跳排放降壓，直至鍋爐容器內的介質的壓力降低到作用于閥瓣上的力小于彈簧的作用力時，安全閥才能回座關閉，其結果是保證鍋爐設備在規定的壓力范圍內工作。
1．2 Crosby柔性閥瓣的彈簧式安全閥的結構特點
由于Crosby具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥是在閥瓣密封面背側加工了一道環形的凹槽，這就使閥瓣的密封面具有一定的彈性，所以這類閥瓣叫做“柔性閥瓣”。
從結構上比較，柔性閥瓣對于普通平面閥瓣的優點在于：
①降低了閥桿力的作用點，密封性能提高。普通平面閥瓣的閥桿力作用點不但高于密封面，而且非直接作用在閥瓣上。對于柔性閥瓣的閥門，閥桿力作用點降低到密封面以下，而且直接作用在閥瓣上。這種結構上的改進使閥門的抗震動能力大幅提高，也就是密封穩定性大幅提高。這種性能已在安全閥實際運行中得到驗證。
②“柔性閥瓣”結構不但提高了運行密封性能，而且提高了保持密封性的運行壓力值。對于設計普通平面閥瓣，當運行于壓力升高到閥門設定壓力(即整定壓力的95％)時閥門會出現“預泄”。對于彈簧式安全閥來說，“預泄”的存在是正常現象，而“預泄”的存在在一定程度上可以幫助彈簧式安全閥起跳。因此克羅斯比公司將彈簧式安全閥的設計壓力與最大運行壓力的差值定為5%以上。“柔性閥瓣”結構將系統壓力導入閥瓣密封面背側的環形的凹槽并作用在與閥瓣密封面相對的環形斜面上，由于密封面具有一定的彈性，隨著系統內介質壓力的升高，閥瓣密封面被系統的壓力向下推壓產生微小變形，并與噴嘴密封面緊密結合，從而使閥門預泄點推遲。在保證閥門整定壓力準確的前提下、“柔性閥瓣”結構可以使閥門在運行壓力達到設定壓力96％以上仍然無泄漏。通過我們對Crosby彈簧式安全閥整定校驗的結果統計表明，柔性閥瓣的安全閥的預泄點可以達到了整定壓力的98.5％甚至99％，而且起跳準確、回座干脆、無泄漏現象。
2．柔性閥瓣的彈簧式安全閥的在線整定技術分析與探討
依據《電力工業鍋爐壓力容器監察規程》（DL 612-1996）的有關要求，鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經檢修后，都應校驗安全閥的起座壓力。純機械彈簧式安全閥可采用液壓裝置進行校驗調整，一般在75%～80%額定壓力下進行。經液壓裝置調整后的安全閥，應至少對最低起座值的安全閥進行實際起座復核。安全閥應定期進行放汽試驗。鍋爐安全閥的試驗間隔不大于一個小修間隔[1]。
儀器在線測量方式是目前較為先進且普遍采用的方法。彈簧式安全閥的在線儀表測量裝置的種類較多。如英國FURMANITE公司于八十年代研制的TREVITEST安全閥檢測系統和Crosby公司生產的便攜式液壓壓力整定裝置（HSPD）等。但它只能校驗出廠前或檢修后預定的起跳壓力是否準確，并不能檢驗起跳時間的長短、起跳回座壓力的高低、啟閉壓差的大小及動作過程中出現的問題。所以用此類裝置校驗的安全閥動作的準確性，最終還要實際升壓加以驗證。
2．1彈簧式安全閥在線測量整定裝置的設計原理
彈簧式安全閥的開啟、關閉動作是依靠其進口端的介質壓力變化和彈簧預緊力來使閥瓣自動開啟及關閉。當介質壓力（內壓）升高至其所產生的提升力比彈簧預緊力大時，閥瓣克服彈簧預緊力自動開啟，泄放多余的介質，隨著系統內介質的壓力降低，又由于彈簧力的作用，當內壓降至安全值時，閥瓣自動關閉，泄放停止。
根據這個原理，可以設想，在線（又稱熱態）測量或調整安全閥時，如果由外部提供一個向上的附加力，則當介質壓力與這個附加力的總和剛剛克服彈簧預緊力時，閥瓣同樣也會開啟，甚至在沒有介質作用的離線（又稱冷態）條件下，單獨由外部附加力克服彈簧預緊力時，閥瓣也可開啟動作，圖1清楚地表示了這種力的平衡關系。
很明顯，我們可以看出，此時閥瓣開啟動作的條件為：
式中 　FT——彈簧預緊力，N；
FW——安全閥起跳時加在閥桿上的外附加力，N；
PX——系統內介質的壓力，MPa；
S ——密封面積，mm2；
冷態時開啟動作壓力Ｐ為：
則在熱態時開啟動作壓力Ｐ為：顯然，在一般情況下，如果能夠準確地測定附加外力FW，就可以根據已知的閥瓣面積S和系統內介質的工作壓力PX，很容易地求得安全閥的開啟壓力P。這即為安全閥在線整定技術的設計依據和原理。
2．2 彈簧式安全閥在線測量整定的技術依據