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安全閥試驗及其設備

文檔作者：王惠雨文檔來源：哈爾濱鍋爐廠閥門分廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月08日
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1992年第2明 閥 門
焊在基體上。
六、應用與效益
等離子堆焊銅基合金粉末工藝在閥門產(chǎn)品
上得到應用。平板閘閥Z943F400 ，DN1000
mm，密封面堆焊銅合金，起減磨密封作用，該密
封圈要求有兩個寬30ram 的密封圈，平均直徑
1 030ram、 11 OOmm，采用F422質量良好，該
產(chǎn)品1986年投入運行，使用至今，沒有發(fā)現(xiàn)問
題。等離子堆焊DN150ram，HT200鑄鐵閥門，
結合強度及表面質量均達到要求。
等離子堆焊銅基舍金粉末經(jīng)濟效益顯著。
DN1 O00mm閘閥采用整體鑄造閥座需800kg青
④
g-一I
銅合金，而采用等離子堆焊只需銅粉20kg。該
項產(chǎn)品綜合計算節(jié)約3000元／臺。低壓鑄鐵閥
門堆焊銅基合金粉末有廣闊的應用前景。目前
由于銅合金材料缺乏，有的單位甚至用雜銅做
密封圈，影響了閥門的使用壽命
采用等離子堆焊工藝既節(jié)約了材料，又提
高了質量。因此，低壓閥門應用等離子堆焊技術
勢在必行。
參考文獻
l 锝青銅、重有色金屬材料加工手冊第一舟冊．冶金
工業(yè)出版社，1979．
2 將陽銅加工廠锝青銅、錒及銅舍金金耜圖譜．冶金工
業(yè)出版社．1983
安全閥試驗及其設備
哈爾濱鍋爐廠閥門分廠壬惠雨 丁 ，3年
摘要介紹1得到AsME標準認可的代替試驗法原理、要求及方法，提出7建立安全閥試驗臺
應注意的問題。
主題詞_安全聞試驗羹試驗臺
安全閥在開啟狀態(tài)時，活動件各部位受力
情況目前還很難用數(shù)學解析法進行精確的分析
與計算，它的性能只有通過試驗方法來確定。因
此，在有關安全閥的技術文件中，都要求用試驗
方法證明安全閥性能。工業(yè)比較發(fā)達國家生產(chǎn)
安全閥的工廠，至少擁有一個安全閥動作性能
試驗臺 我國近幾年也注意到對安全閥的試驗
與檢驗，一些安全閥生產(chǎn)廠家先后建立了安全
閥試驗臺，更多的廠家在籌建安全閥試驗臺。安
全閥試驗臺的參數(shù)和結構在很大程度上取決于
安全閥試驗方法。
一
、安全閥試驗方法
安全閥試驗方法有兩類，一類是直接試驗
法，另一類是代替試驗法。直接試驗法是指用安
全閥實際工作壓力，對安全閥性能直接進行檢
驗韻方法，這類試驗方法的試驗數(shù)據(jù)直觀性好，
適用范圍大，不受安全閥的結構影響。但試驗成
本高，當工作壓力大于1 5MPa時，在安全閥制
造廠內的試驗不易實現(xiàn) 代替試驗法是指用較
低的介質壓力檢驗工作壓力較高的安全閥性能
的方法，這類方法試驗成本低，試驗條件容易具
備，但試驗數(shù)據(jù)直觀性較差。當試驗滿足一定要
求時，試驗數(shù)據(jù)還是準確的。這是一種很有發(fā)展
前途的試驗方法?，F(xiàn)就應用較為廣泛，并得到
ASIgIE標準認可的代替試驗法的原理、要求及
方法作一簡單介紹。
1．等價彈簧法
安全閥在啟跳狀態(tài)下，介質對活動件的作
用力可視為與安全閥整定壓力成正比，即
Fi
F ≈ P (1)
2
?
式中F —— 安全閥在開啟狀態(tài)的入口側介質
壓力為實際整定壓力時，介質對
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閥 門 1992年第2期
活動件的作用力
— — 安全閥在開啟狀態(tài)的人口側介質
壓力為試驗壓力時．介質對活動
件的作用力
P —— 安全閥實際整定壓力
P —— 安全閥的試驗壓力
安全閥在回座瞬時，介質對活動件的作用
力幾乎等于彈簧對活動件的作用力，即
W l≈ Q1
w 2~-Q 2
彈簧作用力w 為
w l— f1xl
w 2= f2h2
故有
一 毫一裝
當f 一fz時．則有
一 r，、
P2 ^2 ～
式中w —— 原彈簧對活動件的作用力
w —— 代替彈簧對活動件的作用力
Q —— 實際整定壓力下，回座瞬時介質
對活動件的作用力
— — 試驗壓力下，回座瞬時介質對活
動件的作用力
— — 原彈簧剛度
— — 代替彈簧剛度
ft—— 原彈簧在實際整定壓力下的壓縮
量
fz—— 代替彈簧在試驗壓力下的壓縮量
式(2)表明，當兩根彈簧的壓縮量相等時．
彈簧月4度之比近似等于介質對活動件作用力之
比。試驗結果表明，這個比值越接近1，式(2)越
趨向恒等，為保證試驗數(shù)據(jù)偏差在允許范圍內，
這個比值應在2．5以下，這就是說代替彈簧剛
度和試驗介質壓力不能小于原彈簧剛度和實際
整定壓力的40 。日本嘎野閥門株式會社曾用
這種試驗方法．利用廠內現(xiàn)有條件試驗研究超
臨界參數(shù)安全閥，獲得了成功。
等價彈簧試驗法應用起來十分方便，只需
要一根剛度不小于原彈簧剛度40 的彈簧．試
驗時只要將代替彈簧的壓縮量調至與原彈簧在
實際整定壓力下的壓縮量，便可以進行試驗。此
法已得到ANSI PTC25．3~ASME安全閥和泄壓
閻性能試驗規(guī)范》的認可。等價彈簧法可測試的
安全閥動作性能項目有：啟跳壓力偏差，啟閉壓
差，機械特性，前泄與后泄．排放壓力，啟跳高
度，確定各調節(jié)件合理位置
2．油壓千斤頂試驗方法
檢查一只安全閥的彈簧是否按要求整定壓
力調整好，通常使安全閥入口側介質壓力升到
整定壓力來檢查安全閥是否能在規(guī)定壓力下啟
跳，當制造廠試驗設備的介質壓力無法達到該
閥實際啟跳壓力時，則可利用袖壓千斤頂實現(xiàn)
對安全閥整定壓力的校驗。
安全閥的整定壓力是指安全閥有連續(xù)的排
出，并有可測量的啟跳高度的狀態(tài)，并不是要求
安全閩達到規(guī)定的啟跳高度，只要求問瓣有一
個很小的啟跳高度，這時介質對閥瓣的作用力
Qs幾乎等于彈簧對閥瓣的作用力Q。，當Qs<
Q·時．閥瓣不會有啟跳的趨勢，要使閥瓣能有
一個啟跳高度，只有在閥桿上增加一個拉力Qa
(圖】)．且 +Qs—Q．才能達到這個目的，即
Q = Qd— Q5 (3)
式中Q．—— 在整定壓力下介質對閥瓣的作用
力，N
Q 一25州 P，
— — 安全闐整定壓力，~]IPa
d—— 閥瓣密封面內徑．e1]q
Qs—— 試驗介質對閥瓣的作用力．N
Q5= 25nd P。
Po—— 試驗介質壓力，MPR
Q —— 油壓千斤頂拉力，N
Q3— 1O0FR
F—— 千斤頂內活塞有效面積，cm
Ph—— 千斤頂內油壓，MPa
一
‘ 由于實際密封直徑不完全在閥瓣密封面內
徑，故將上式加一個浸透系數(shù)。，即
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1992年第2期 閥 門
= n (4)
圖1 閻瓣受力
1．1胃瓣2 閥座
當閥瓣為熱閥瓣時(即能產(chǎn)生熱變形的閥
瓣)，工作壓力為亞臨界參數(shù)，n=1．07。工作壓
力為臨界參數(shù)以上， —1．09。由于式(4)為近似
式，當用它計算油壓千斤頂油壓時，只有在Po
為安全閥實際工作壓力50％ 以上，試驗數(shù)據(jù)才
能準確。
油壓千斤頂試驗法在國外已被廣泛采用，
它已得到ANSI PTC25．3(ASME安全閥和泄壓
閥性能試驗規(guī)范》的認可。例如，美國DRESSER
閥門制造公司，對工作壓力大于1 0．6MPa的安
全閥，出廠時都用油壓千斤頂調整整定壓力。許
多電廠也用它來校驗安全閥整定壓力。近年來，
國內一些電廠和安全閥制造單位也開始運用這
一技術調整安全閥整定壓力。經(jīng)現(xiàn)場校驗與實
踐證明，這個試驗方法準確可靠，其整定壓力偏
差不超過1 。節(jié)省能源，噪音小。
千斤頂安裝方法如圖2所示。圖3為美國
DRESSER閥門制造公司生產(chǎn)的千斤頂。千斤頂
試驗步驟為：將鍋爐或試驗設備內的蒸汽壓力
穩(wěn)定在安全閥需要整定的壓力5O ～80％之
間某一數(shù)值上。按式(4)計算出千斤頂內所需要
的壓力 ，給千斤頂升壓，當千斤頂內油壓比
計算值低0．5～1MPa時，升壓速度要控制在
0．03MPa／min以下。當聽到安全閥有排放聲音
或發(fā)現(xiàn)壓力表指針有跳動，即可打開手動泵的
回油閥，給千斤頂泄壓。安全閥排放時，對閥前
壓力Po和千斤頂油壓Pb要同時讀數(shù)，將數(shù)值
再代入式(4)，計算出整定壓力PI。當誤差超過
l 時，應重新調整。
圖2 千斤頂試驗安裝方法
l 手動泵2 壓力表
3．油壓千斤頂 螺紋接頭5支架6 安生阿
圖3 千斤頂
l 螺塞2．頂扳3．法蘭
進袖口5．千斤頂6．支架 螺桿
8．螺紋接頭9．閣桿l0．安生閣謂節(jié)螺母
申
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閥 門 1992年第2期
二、安全閥試驗臺
安全閥制造廠要保證出廠的安全閥有良好
的動作性能，其動作性能試驗臺是不可少的。在
設計安全閥試驗臺時．應著重考慮如下問題。
l●譴■ 臺靜功麓
安全閥性能可分為動作性能和排放性能兩
個方面，把這兩種性能分在兩個設備上測試，要
比同一設備上同時測試更合理、更適用、更經(jīng)
濟，還可保證排量測試精度。
2．試驗臺量高工作壓力
安全閥動作性能試驗臺最高工作壓力．要
能保證所有要檢驗的安全閥都能選到規(guī)定的啟
跳高度，才能檢驗出安全閥動作性能和確定安
全閥各調節(jié)部件最佳位置。試驗臺最高工作壓
力過高或過低者E是有害的，一般除了考慮本廠
現(xiàn)行產(chǎn)品工作壓力，還要考慮工廠的發(fā)展前景。
安全閥工作壓力為中壓以下時，試驗臺最高工
作壓力不宜偏低，安全閥工作參數(shù)在亞臨界以
上時．試驗臺最高工作壓力不宜過高．高參數(shù)的
安全閥只能考慮用代替法進行試驗。
3．試驗臺的排汽能力
安全閥動作性能試驗臺的排汽能力，要保
證被試驗安全閥能達到規(guī)定的啟跳高度和排放
時間在1秒左右，安全閥試驗臺排汽能力的大
小取決于蓄能器有效容積，因此它可按下列步
驟計算。首先按下式計算出被試安全閥的排量
o
G一1．429×10 A(1 0．506PI+1) c (kg／s)
式中A—— 安全閥有效截面積，ram
— — 安全閥排放系數(shù)
c—— 蒸汽性質系數(shù)
從被試安全閥中選幾個具有代表性的閥
門，算出它們的排汽量，然后選出其中的最大
值，按下式計算蓄能器的有效容積。當蓄能器為
蓄勢器時，蓄勢器有效窖積V為
v一 ：塑 (ms)
Y1～ Y2
式中 —— 安全閥啟跳時氣體密度，kg／m。
— — 安全閥在回座瞬時氣體密度，
ks／m。
為
當蓄能器為蓄熱器時，蓄熱器的水容積V
V
式中i —— 安全閥啟跳時蓄熱器內水焙
i —— 安全閥回座時蓄熱器內水焙
it’—— 安全閥啟跳時蓄熱器內汽焓
i —— 安全閥回座時蓄熱器內汽焓
u—— 安全閥回座時蓄熱器內水的比容
m ／kg
當用蒸汽作試驗介質時，最好用蓄熱器作
為蓄能器．在相同條件下，蓄熱器釋放的汽量要
比蓄勢器多3～5倍。
圖4 用手動葫蘆將閥門拉緊
1．癌壓缸體2．癌壓缸蓋3．活塞
4 導向套5．拉桿6．接頭7．安圭閥悶桿
4．安全閥的反作用力
安全閥在排汽過程中要產(chǎn)生反作用力，這
個力能使安全閥與試驗容器連接的焊縫產(chǎn)生彎
曲應力，為防止該焊縫產(chǎn)生疲勞破壞，試驗臺在
設計時要設法消除這個反作用力Q
Q—qA1(IO．506PI+ 1)一A2nP
一一
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1992年第2期 闥 門
式中a一一系數(shù)，對過熱蒸汽。一1．23，對飽
和蒸汽d—1．2
A —— 安全閥有效排放面積，cm
Az—— 安全閥排汽口面積，cm。
n—— 排汽管數(shù)量
— — 大氣壓
為消除反作用力，可在安全閥啟跳之前用
⑦
，一21
動葫蘆將閥門拉緊(圖4)，避免安全閥在啟
跳時有向后傾斜的可能。也可在安裝安全閥的
法蘭加一活動支承，在安全閥啟跳前，將支承調
好，啟跳后再將它松開。排汽管設計時，考慮到
排汽管與安全閥連接后要成為一十整體，并將
排汽管固定在建筑物上，使反作用力作用在建
筑物上。
氣用閥門密封試驗方法的探討
秦皇島耋煙莖草 工業(yè)機楠廠胡嘵炯 丁『 1?
摘要運用流體理論和擻分理論，對氣用閥門在恒壓下密封滲漏率與在定容充壓密封后時壓
值的相對關系進行了探討，推導出其對應關系式PF—P,e等 ，在理論上統(tǒng)一了時壓值與滲漏率的關
系。為用定容充壓密封后某一時刻壓值法檢測閥門內密封性提供了理論參考，也為其他氣密容器的
密封性檢驗提供j理論參考。
主曩調 閉門密封試驗
1．檢驗方法
閥門的密封性有兩個方面的含義。一是指
閥門開啟或關閉時．填料、墊片等連接部位的密
封性(即外滲漏)，此項比較容易檢驗。二是指閥
門關閉時，關閉密封面的密封性(即內滲漏)。工
業(yè)上，密封性常指上述中的后者，判檢時多以滲
漏率做判檢標準(GB4981—85《T業(yè)用閥門的
壓力試驗》)。
對于氣用閥門，密封性檢驗方法通常有涂
皂法(在充壓閥門被檢表面上涂上肥皂液，通過
觀察有否氣泡產(chǎn)生，并根據(jù)氣泡數(shù)確定是否滲
漏及滲漏量，此法不精確)、浸沒法(將充壓閥門
浸入寢體內，通過檢查有無氣泡產(chǎn)生和收集滲
漏的氣體測定滲漏量，此法較準確，因需專用裝
置，工業(yè)生產(chǎn)中應用不多)、真空法(檢驗對密封
性要求嚴格的閥門，需用特殊裝置，不適合一般
工業(yè)用閥門的檢驗)和定容充壓計時檢測壓值
法(有些閥門設計單位和制造廠家根據(jù)實踐經(jīng)
驗，將檢測滲漏率變換為定容充壓密封后檢測
定時壓值) 其中，定容充壓計時檢測壓值法適
用性最佳 它直觀、準確、簡便、經(jīng)濟，利于閥門
的維護、防銹和涂裝。但其值能否與滲漏率統(tǒng)一
還需進行探討。
2．分析
(t)定容充壓密封后壓值與時間的關系
根據(jù)流體理論，單個氣密容器排氣分為等
溫與絕熱兩種類型，各類型又分為臨界與亞臨
界兩種情況。閥門關閉時．定容充壓密封后的滲
漏可以認為是單個氣密容器在一定條件下進行
的排氣，在此期間，滲漏所引起的腔內壓力變化
緩慢，不會引起腔內溫度有明顯變化，可忽略不
計，滲漏屬臨界情況 其滲漏過程是單個氣密容
器等溫臨界排氣過程，也就滿足流體理論中此
類排氣過程關系式
tcR— C (1n PL- in ) (1)
在給定條件下，式(1)可簡化為
R — Plm rtl- e
式中t一一容器氣壓由PL降至Pf時所需時
問

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