五岳泵閥廠為大家簡單的介紹用在核電站彈簧式安全閥的顫震現(xiàn)象及解決方案：1、概述

　　安全閥是受壓設(shè)備、容器或管路上的超壓保護(hù)裝置。當(dāng)設(shè)備、容器或管路內(nèi)的壓力升高超過允許值時,閥門自動開啟,繼而全量排放,以防止設(shè)備、容器或管路內(nèi)的壓力繼續(xù)升高。當(dāng)壓力降低到規(guī)定值時,閥門應(yīng)自動及時關(guān)閉,從而保護(hù)設(shè)備、容器和管路的安全運(yùn)行。核電站中采用了大量的彈簧式安全閥,其中部分介質(zhì)為液體的彈簧式安全閥,在運(yùn)行過程中可能由于閥門的顫震導(dǎo)致波紋管斷裂,或者引起其連接管道的破裂,對系統(tǒng)的安全性及可靠性帶來了一定的影響。

　　2、顫震分析

　　彈簧式安全閥利用彈簧壓縮力對閥瓣加載、用以調(diào)定開啟壓力并在介質(zhì)直接作用下開啟,從而實(shí)現(xiàn)對受壓設(shè)備、容器或管路的超壓保護(hù)。彈簧式安全閥具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整靈活、可靠性高等特點(diǎn),但其也存在閥門泄漏、開啟壓力漂移和顫震現(xiàn)象等。顫震是指安全閥的閥瓣迅速異常的來回運(yùn)動,在此過程中,閥瓣不接觸閥座。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)壓力異常升高達(dá)到開啟壓力時,閥門自動開啟,此時設(shè)備內(nèi)介質(zhì)得以排放。當(dāng)被保護(hù)容器內(nèi)的壓力還高于起跳壓力時,安全閥進(jìn)口管的壓力已經(jīng)低于回座壓力,安全閥回座。在很短的時間內(nèi),通過壓力傳遞,閥門進(jìn)口管內(nèi)的壓力又達(dá)到起跳壓力,閥瓣上升,如此循環(huán),產(chǎn)生顫震。

　　彈簧式安全閥的顫震現(xiàn)象主要緣于閥門自身設(shè)計(jì)的缺陷或閥門運(yùn)行條件的特殊情況。如閥門選用彈簧的剛度過大,閥門啟閉壓差小(即開啟壓力與回座壓力差值較小) ,閥門排量小,導(dǎo)致開啟后排放不充分,或工作介質(zhì)為不可壓縮的液體,工作壓力遠(yuǎn)小于整定壓力,進(jìn)口管長度與管徑之比大,背壓過大,進(jìn)口流道壓力損失過大及在L/D較大的情況下閥門所連接的箱罐體積過大。

　　彈簧式安全閥的顫震現(xiàn)象可能引起被保護(hù)設(shè)備、容器或管路介質(zhì)的異常排放,并且由于閥門顫震引發(fā)的振動可能導(dǎo)致連接管道的破裂。對于彈簧式安全閥,可通過加裝阻尼器或者改進(jìn)閥門設(shè)計(jì),消除顫震現(xiàn)象,保證系統(tǒng)或設(shè)備的正常運(yùn)行。

　　3、阻尼器工作原理及特點(diǎn)

　　對于在電站運(yùn)行過程中發(fā)生過顫震的安全閥,可以采用加裝阻尼器的方法,通過施加于安全閥閥桿上的阻尼力,使得閥門在回座前充分的排放被保護(hù)設(shè)備、容器介質(zhì),從而消除顫震現(xiàn)象。

　　3.1、油壓式阻尼器

　　油壓式阻尼器通過閥桿的位移使流體在兩個腔室之間流動。閥桿上升時,流體通過調(diào)節(jié)孔和隔膜孔(類似于止回閥)進(jìn)行流通,此時上下腔室的壓差很小,可以忽略不計(jì),不影響閥門的開啟時間。閥門關(guān)閉閥桿下降時,隔膜孔關(guān)閉,流體僅通過調(diào)節(jié)孔流通,此時上下壓差產(chǎn)生一個向上的力,避免閥門的快速回座,從而消除頻繁顫震的現(xiàn)象。油壓式阻尼器是一種獨(dú)立的裝置,便于維修、運(yùn)輸和安裝,在閥門關(guān)閉時可防止閥瓣撞擊保護(hù)密封面,同時維持閥門在超壓時的性能。其波紋管設(shè)計(jì)可適應(yīng)閥桿位移導(dǎo)致腔室的體積變化和溫度變化,并通過外置的調(diào)節(jié)孔進(jìn)行阻尼作用的調(diào)節(jié)。由于采用油作為水力流體和采用波紋管設(shè)計(jì),使得該動力密封系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦力可以忽略不計(jì)。

　　3.2、機(jī)械式阻尼器

　　機(jī)械式阻尼器是在彈簧式安全閥的閥桿連接軸上安裝一個起制動作用的裝置,彈簧力通過圓錐形的石墨墊圈,將軸向的載荷轉(zhuǎn)化為徑向作用力,減小閥桿的振動。在閥門關(guān)閉時,通過制動裝置內(nèi)彈簧的壓縮擠壓石墨墊圈,產(chǎn)生的摩擦力使閥桿下降速度變緩。機(jī)械式阻尼器結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,便于安裝和維修,即能解決閥門顫震問題,又不影響閥門密封性能。

　　4、自穩(wěn)式安全閥

　　自穩(wěn)式安全閥是彈簧式安全閥的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu),其通過在閥瓣下連接一個盤片(盤片的直徑D >喉徑d) ,并在盤片上開孔及在盤片的側(cè)面開槽的方式,實(shí)現(xiàn)閥門的快速開啟及緩慢回座,從而避免閥門顫震現(xiàn)象的產(chǎn)生。當(dāng)壓力容器的壓力達(dá)到設(shè)定壓力,閥門在開啟瞬間(0.1s) ,腔A的壓力迅速釋放8%～10% ,釋放的速度大于通過盤片小孔補(bǔ)充的速度,導(dǎo)致上下腔產(chǎn)生一個壓差,使閥門迅速開啟,避免了震動和噪聲。閥門開啟后,介質(zhì)可以通過盤片上的小孔和側(cè)面的槽孔排出。當(dāng)壓力降低到設(shè)定壓力后,閥瓣開始回座。閥門回座的速度一開始很快,當(dāng)盤片側(cè)面的槽孔進(jìn)入喉徑內(nèi)時,介質(zhì)排出的面積開始減小,閥瓣越往閥座靠近,槽孔被擋住越多,當(dāng)閥瓣即將接觸閥座的時候,介質(zhì)只能通過小孔。隨著面積的逐步減小,緩沖的力量逐步增大,使得閥瓣最后輕輕地貼合在閥座上。

　　自穩(wěn)式安全閥具有高可靠性、穩(wěn)定的開啟和關(guān)閉、適用介質(zhì)多樣化等優(yōu)點(diǎn),但其盤片上的小孔和側(cè)面槽口需進(jìn)行精確的計(jì)算及加工,以滿足對閥門正常運(yùn)行的相關(guān)要求。

　　(a)關(guān)閉狀態(tài)PA< PB　(b)開啟狀態(tài)S>S1

　　5、結(jié)語

　　彈簧式安全閥存在的顫震現(xiàn)象已經(jīng)引起了國內(nèi)外核電廠及監(jiān)測部門的重視。在安全閥的選擇過程中,需要對可能存在的顫震現(xiàn)象進(jìn)行考慮,部分廠家甚至推薦大量安裝阻尼器或者使用自穩(wěn)式安全閥。但是,由于存在太多的不可確定性,顫震現(xiàn)象無法通過理論分析或者相關(guān)的試驗(yàn)來確定其是否會產(chǎn)生,而加裝阻尼器對于閥門的影響也無法判斷。自穩(wěn)式安全閥的設(shè)計(jì)在國外部分電站已經(jīng)有所應(yīng)用,為閥門顫震現(xiàn)象的消除提供了一種新的考慮方案。

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