王 秈，胡海鷗

（1.大連彈簧有限公司，遼寧 大連 116033；2.哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門(mén)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150066）

1 安全閥使用機(jī)理

安全閥主要應(yīng)用于核電、鍋爐、壓力容器上，當(dāng)相關(guān)設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的壓力值升高超過(guò)彈簧預(yù)加載的負(fù)荷時(shí)，安全閥通過(guò)起跳向外界排放介質(zhì)來(lái)釋放壓力，防止管道或相關(guān)設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定值。閥門(mén)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 閥門(mén)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 有限元分析模型

圖3 彈簧應(yīng)力云圖

2 閥門(mén)啟閉

對(duì)于承壓高、排量大的安全閥，彈簧相應(yīng)的載荷變大、料徑變粗、自由高度變高，以某型安全閥彈簧為例，建立分析模型如圖2 所示。

首先進(jìn)行加載，至安裝載荷，然后再加載至閥門(mén)開(kāi)啟載荷，再卸載至安裝載荷，觀察彈簧受力情況及應(yīng)力狀態(tài)，加載過(guò)程完成后的彈簧應(yīng)力狀態(tài)及載荷情況如圖3、圖4、圖5 所示。

在啟閉過(guò)程中，彈簧全啟時(shí)所受切應(yīng)力為647.96MPa，閉合時(shí)所受切應(yīng)力為400.8MPa，與設(shè)計(jì)值全啟時(shí)為618MPa，閉合時(shí)為395MPa，很接近。但在彈簧回座時(shí)，載荷值卻發(fā)生了變化，由起跳前的34681.5N降到了32152.1N，回座后載荷降到了公差之外。

圖4 彈簧加載過(guò)程應(yīng)力曲線圖

圖5 彈簧座所受載荷曲線圖

在保證彈簧安裝載荷及裝配工況不變的情況下，通過(guò)改善彈簧結(jié)構(gòu)，考查彈簧的回座載荷情況，彈簧的應(yīng)力狀態(tài)和載荷狀態(tài)如圖6、圖7、圖8 所示。

圖6 改善彈簧結(jié)構(gòu)加載后彈簧應(yīng)力云圖

彈簧在啟閉過(guò)程中，全啟時(shí)所受切應(yīng)力為660.7MPa，閉合時(shí)所受切應(yīng)力為410.2MPa。彈簧在未起跳和回座之后，載荷值略有降低，從34258.4N 降到了34172.2N，載荷未見(jiàn)明顯降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖7 彈簧加載過(guò)程應(yīng)力曲線圖

圖8 彈簧座所受載荷曲線圖

導(dǎo)致閥門(mén)回座異常的原因有很多，文章主要分析了高負(fù)荷、大截面彈簧，在閥門(mén)啟閉過(guò)程中，因彈簧結(jié)構(gòu)的問(wèn)題導(dǎo)致的閥門(mén)不能正常閉合的情況。由此建議彈簧的設(shè)計(jì)及制造方面應(yīng)綜合考慮，以避免由此問(wèn)題導(dǎo)致的閥門(mén)在開(kāi)啟后的不能正?；刈?。