雷佳慧

浙江賽福特特種設(shè)備檢測有限公司

安全閥流量檢測新方法探索構(gòu)架

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安全閥是很多受壓設(shè)備上必備的安全附件，其可靠性和安全性直接關(guān)系到相關(guān)設(shè)備和操作人員的安全，并且對(duì)節(jié)能環(huán)保有重要意義，主要是保證相關(guān)生產(chǎn)系統(tǒng)能正常安全運(yùn)行，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文主要結(jié)合基本理論，分析安全閥流量監(jiān)測的新方法，主要是采用新的閥芯傳感器設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)來確定其開啟過程中的排量。

安全閥；流量；監(jiān)測方法；構(gòu)架

安全閥在承壓設(shè)備中，主要作為一種保障性的安全運(yùn)轉(zhuǎn)閥門，在保護(hù)裝置的內(nèi)部壓力達(dá)到設(shè)定的指標(biāo)時(shí)，閥芯可以打開排泄壓力。在保護(hù)系統(tǒng)的作用下，安全閥能及時(shí)有效地關(guān)閉并排泄，并且不借助任何外力的輔助。但是安全閥門在使用的過程中，要防止因超壓情況引發(fā)的安全事故，需要采用相應(yīng)的技術(shù)手段對(duì)其流量進(jìn)行檢測，并探索新的構(gòu)架方法。

一、安全閥結(jié)構(gòu)及基本性能

（一）安全閥的主要結(jié)構(gòu)

安全閥內(nèi)部組成要件較多，主要包括閥桿、上下壓緊、彈簧、閥芯閥座等。其中安全閥的預(yù)緊力主要由調(diào)整螺母傳輸給上壓緊圈內(nèi)，在彈簧的作用下，傳給下壓圈，最后才能傳遞給閥芯。

（二）安全閥門工作的相關(guān)要求

1、較高的密封性能

到承壓設(shè)備處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，安全閥要始終保持在關(guān)閉狀態(tài)下，需要相對(duì)較好的密封面，對(duì)密封性能要求高。這主要是受保護(hù)的介質(zhì)通常是危險(xiǎn)性較高或者是較貴重的介質(zhì)，一旦發(fā)生泄漏，將會(huì)對(duì)周圍環(huán)境等造成不可估量的損失。如果泄漏量超出一定的范圍，會(huì)增加設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的能量消耗，使得設(shè)備無法正常運(yùn)行，例如生活中出現(xiàn)的停車事故等有的就是因此造成的。

2、要有較快捷的開關(guān)性能

當(dāng)設(shè)備內(nèi)部壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)，安全閥能夠迅速地開啟，其在排放過程中，需要將設(shè)備的壓力調(diào)至最大允許壓力值以下，安全閥開啟也必須達(dá)到相應(yīng)的高度。這就需要安全閥的動(dòng)作夠快，反應(yīng)夠敏捷，不然易造成對(duì)設(shè)備的損傷，也會(huì)危機(jī)操作人員的人身安全。針對(duì)固定壓力式設(shè)備，其壓力值在設(shè)定時(shí)也不能超過規(guī)定的壓力值，確保設(shè)備整定壓力達(dá)到的同時(shí)，保證安全閥可以迅速被開啟。

3、排放性能穩(wěn)定及時(shí)

在安全閥門開啟之后，其排放狀態(tài)和頻率也至關(guān)重要。要能保證排放額定量的介質(zhì)，不會(huì)受設(shè)備保護(hù)內(nèi)部壓力升降的影響，排放時(shí)必須保證設(shè)備處于穩(wěn)定的狀態(tài)，盡量避免卡阻等問題的出現(xiàn)。

（三）安全閥性能指標(biāo)試驗(yàn)

設(shè)備的壓力設(shè)計(jì)，需要在考慮相關(guān)介質(zhì)壓力的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算容器的壁厚，分析相關(guān)數(shù)據(jù)得出準(zhǔn)確的數(shù)值。通常情況下，容器最大允許工作壓力在設(shè)備強(qiáng)度作用下能夠承受的壓力要高于設(shè)計(jì)的壓力值，因此在排放過程中要注意理論研究與具體操作的差異性。

二、安全閥流向計(jì)算的相關(guān)研究

對(duì)于安全閥的相關(guān)計(jì)算理論和研究方法，是泄放機(jī)相關(guān)理論研究的重要基礎(chǔ)，目前，泄放機(jī)理論研究已經(jīng)成為了安全閥性能好壞的主要研究方式，這些理論主要來源于流體力學(xué)的研究，主要是借鑒可壓縮流體力學(xué)中，設(shè)備空口的流動(dòng)關(guān)系，在長期的研究發(fā)展中，相關(guān)技術(shù)較為成熟，計(jì)算方法也在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用和實(shí)踐。安全閥設(shè)計(jì)計(jì)算中，最常見的方法是安全閥泄放量的計(jì)算和理論研究，多年研究變化并不大，主要是通過理論計(jì)算等方式和公式驗(yàn)證等獲取泄放量系數(shù)，并將這些理論研究歸入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，具有一定的法律影響力。

（一）安全閥流量相似理論的研究

在傳統(tǒng)的研究中，安全閥泄放機(jī)是通過相似理論及其模型的建構(gòu)來進(jìn)行試驗(yàn)，從而研究安全閥的泄放量和流動(dòng)原理，還對(duì)粘度較低的安全閥研究出了通用的相似準(zhǔn)則，主要表現(xiàn)在工作狀況準(zhǔn)則的研究上，研究出兩個(gè)主要參數(shù)，壓力和流量，并對(duì)二者之間的函數(shù)關(guān)系做了一定研究。其次，還對(duì)壓力加強(qiáng)準(zhǔn)則的應(yīng)用做了相關(guān)分析，將動(dòng)態(tài)壓力與管內(nèi)壓力的比例進(jìn)行研究，并提出了安全排放量的計(jì)算公式；再根據(jù)動(dòng)靜壓力之和，對(duì)總壓準(zhǔn)則進(jìn)行了定義，并最終得出靜態(tài)壓力系數(shù)與動(dòng)態(tài)壓力系數(shù)之間的關(guān)系，針對(duì)安全閥的工作狀態(tài)，用兩個(gè)壓力系數(shù)加以表示。如在安全閥為運(yùn)行時(shí)，此時(shí)靜態(tài)壓力數(shù)值最大，動(dòng)態(tài)壓力數(shù)值最?。话踩y在開始運(yùn)行時(shí)，兩種壓力值則又處于相反狀態(tài)。因此可得出，靜態(tài)壓力值在安全閥運(yùn)轉(zhuǎn)初期較為接近總壓力值，開啟時(shí)刻則是動(dòng)態(tài)壓力值與總壓力值接近。

（二）按照分類的不同具體計(jì)算流量

這里所說的分類，主要是根據(jù)其物理特性的不同進(jìn)行分類。針對(duì)介質(zhì)不同的流體，安全閥的泄放量的計(jì)算方法也存在差異，根據(jù)傳統(tǒng)研究經(jīng)驗(yàn)，可將安全閥排量計(jì)算總結(jié)為三種公式，適用于水蒸氣、一般性氣體、常規(guī)液體三種。具體計(jì)算中，結(jié)合實(shí)際測定的數(shù)據(jù)，對(duì)安全閥的排量進(jìn)行質(zhì)證，即設(shè)置泄放參數(shù)。在氣體介質(zhì)的排量計(jì)算中，要考慮到氣體動(dòng)氣本身的阻力對(duì)參數(shù)的影響，與相同參數(shù)的其它設(shè)置會(huì)存在一定的差異；液體介質(zhì)中，通常對(duì)截面積進(jìn)行實(shí)地測量，不需要考慮閥口阻力對(duì)噴管的影響。對(duì)于選擇閥座較寬還是較窄的流道，相關(guān)文獻(xiàn)資料研究中也沒有一致結(jié)論，具體可根據(jù)實(shí)際情況和研究經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行具體定義。

（三）安全閥流量系數(shù)的研究

對(duì)其研究可采用試驗(yàn)的方法，對(duì)相關(guān)參數(shù)等進(jìn)行研究。安全閥的泄放量也是安全閥主要的參數(shù)，若其實(shí)際排放量未能達(dá)到設(shè)備處于保護(hù)狀態(tài)下所需的數(shù)量值，則安全閥就不能很好地發(fā)揮其保護(hù)效果；反之，若排泄量過大，則會(huì)造成設(shè)備的損害，嚴(yán)重的會(huì)引起安全閥操作時(shí)跳頻等問題的出現(xiàn)，最終影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常作業(yè)。根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果，得到如下結(jié)論：

1、安全閥開啟高度在0.25do以下時(shí)，泄放量與開啟高度層線性關(guān)系，可根據(jù)其中一個(gè)系數(shù)值來計(jì)算另一個(gè)相關(guān)系數(shù)；

2、開啟高度約在0.25do～030do范圍時(shí)，安全閥的打開高度仍然會(huì)影響到泄放量。但是其影響力要明顯減少，從安全的角度來講，其設(shè)計(jì)值一般要在0.25do以上，但是在具體設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮閥門過高帶來的不利影響。

3、開啟高度在0.35do以上時(shí)，此時(shí)，閥門高度基本不會(huì)影響到排泄量。

結(jié)語：

綜上所述，安全閥作為承壓設(shè)備中的重要附件，其性能及參數(shù)設(shè)置能直接影響到設(shè)備的正常使用和操作人員的安全問題，在實(shí)際研究中需要對(duì)其進(jìn)行整體把握。在安全閥流量系數(shù)的研究中，需要借助計(jì)算機(jī)等軟件設(shè)備，通過實(shí)地試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)計(jì)算等輔助手段，保證其使用的安全性。

[1]郭崇志,劉佳.安全閥穩(wěn)態(tài)排量測試新技術(shù)研究[J].壓力容器, 2014,02（09）：14-22+8.

[2]幸莎,郭崇志.安全閥開啟過程的瞬態(tài)模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào),2014,02（13）：376-383.

[3]戴芳芳.安全閥反沖效應(yīng)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D].華南理工大學(xué),2012.

[4]張清懿.安全閥流量檢測新方法研究[D].華南理工大學(xué), 2011.