爆破銷(xiāo)安全閥

　　介紹了一種應用歐拉臨界載荷公式設計的新型安全閥結構特點(diǎn)和工作原理，論述了閥門(mén)安裝和維護方法。

1、概述

　　爆破銷(xiāo)式安全閥是一種非重閉式安全泄壓裝置，它避免了采用爆破片進(jìn)行安全泄壓時(shí)爆破片爆破后需打開(kāi)管道更換新爆破片的步驟，使操作人員免于接觸介質(zhì)，減少了人身傷害的危險。

2、爆破銷(xiāo)式安全閥的結構原理

　　爆破銷(xiāo)式安全閥( 圖1) 的閥體和閥蓋通過(guò)螺紋支柱連接，支柱上面安裝壓板。爆破銷(xiāo)一端固定在芯桿上，一端被壓板上的固定螺釘固定。閥座與閥體一體，芯桿與閥座形成活塞結構，采用O形圈進(jìn)行密封。由于O形圈靜密封時(shí)在介質(zhì)力的作用下會(huì )形成自密封，所以密封效果優(yōu)良，滿(mǎn)足了系統零泄漏的要求。

　　爆破銷(xiāo)的預緊載荷通過(guò)調節固定螺釘設定，并傳遞給芯桿實(shí)現關(guān)閉狀態(tài)。當介質(zhì)壓力超過(guò)設定壓力時(shí)，由于細長(cháng)壓桿( 即爆破銷(xiāo)) 失穩超過(guò)臨界載荷而彎曲變形，芯桿向上打開(kāi)達到快速、準確泄放壓力的目的( 圖2) 。

3、設計

　　歐拉提出的計算兩端固定細長(cháng)壓桿臨界載荷的公式是

圖1 爆破銷(xiāo)安全閥

　　根據歐拉公式，對僅承受軸向壓縮載荷的細長(cháng)壓桿而言，當實(shí)際載荷F 小于臨界載荷Fcr時(shí)，細長(cháng)壓桿維持直線(xiàn)平衡狀態(tài)，并有抵抗側向干擾的穩定性。當實(shí)際載荷F 大于臨界載荷Fcr時(shí)，細長(cháng)壓桿達到失穩狀態(tài)，這時(shí)細長(cháng)壓桿瞬間( 動(dòng)作時(shí)間約為0. 002s) 由直線(xiàn)平衡狀態(tài)轉變成彎曲變形狀態(tài)，且不可逆。這種由直線(xiàn)變?yōu)閺澢�的過(guò)程稱(chēng)之為失穩，也就是屈曲。當細長(cháng)壓桿發(fā)生彎曲變形后，即使壓力再微小的增大也會(huì )使細長(cháng)壓桿的變形顯著(zhù)增加。由于細長(cháng)壓桿的失穩特性，因而特別適合要求快速開(kāi)啟泄壓的場(chǎng)合。

圖2 爆破銷(xiāo)安全閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)

　　歐拉公式臨界值的確定取決于壓桿細長(cháng)比和壓桿材料的力學(xué)性能，以及負載施加于兩端的形式。材料要保證均勻性，要控制爆破銷(xiāo)的熱處理、有效長(cháng)度的直線(xiàn)度、直徑的圓度、兩端的同軸度、端面的垂直度及表面光潔度，以達到爆破要求的設定壓力。爆破銷(xiāo)的設定壓力誤差一般可控制在±5%。由于爆破銷(xiāo)的差壓敏感，設計時(shí)需考慮安全閥兩端的操作壓力狀態(tài)，而且因為爆破銷(xiāo)是暴露在外部環(huán)境中，因此還要考慮外部環(huán)境溫度和環(huán)境侵蝕。芯桿和閥座之間密封的O 形圈以及芯桿和閥蓋之間密封的O 形圈的摩擦力FT均對爆破精度有影響。

　　爆破銷(xiāo)安全閥與管道的連接形式可設計成螺紋連接或法蘭連接( DN3 ～ DN1 200) ，設定壓力可從0.6kPa ～300MPa。同一安全閥可根據不同的起爆壓力設計出直徑不同的爆破銷(xiāo)滿(mǎn)足用戶(hù)要求。應用爆破銷(xiāo)的失穩變形這一特性，可根據具體需要設計出很多種類(lèi)的爆破銷(xiāo)安全閥。如，可以消除背壓影響的平衡套筒活塞先導式爆破銷(xiāo)安全閥、在線(xiàn)開(kāi)放式出口或封閉式出口爆破銷(xiāo)安全閥、雙座式爆破銷(xiāo)安全閥和垂直角式或傾斜直通式爆破銷(xiāo)安全閥。還可以在爆破銷(xiāo)安全閥上相關(guān)位置安裝感應式位置開(kāi)關(guān)( 圖3) ，實(shí)現安全閥爆破泄壓信號的遠距離傳送，使工藝操作人員在中央控制室就可集中監控多臺爆破銷(xiāo)安全閥的實(shí)際狀態(tài)。

圖3 安裝感應式位置開(kāi)關(guān)的爆破銷(xiāo)安全閥

4、爆破銷(xiāo)式安全閥的安裝與維護

　　爆破銷(xiāo)安全閥安裝前需檢查確認管道是否清潔，流體流動(dòng)方向是否明確，標識銘牌數據是否齊全。爆破銷(xiāo)的自重也會(huì )對爆破壓力產(chǎn)生影響，因而應按照設計位置( 水平、垂直及傾斜) 安裝。某些爆破銷(xiāo)會(huì )因差壓動(dòng)作，安裝時(shí)應確保按照閥后壓力設控或保持為大氣壓力。在爆破銷(xiāo)爆破后需更換爆破銷(xiāo)時(shí)，應保證承壓設備的內部壓力恢復至安全壓力之下，現場(chǎng)操作時(shí)可借助外力將芯桿復位，取下彎曲的爆破銷(xiāo)。芯桿與閥座重新關(guān)閉應具有移動(dòng)自由度，不能移動(dòng)復位時(shí)應檢查是否有物質(zhì)阻塞卡滯，實(shí)現密封后更換新的爆破銷(xiāo)，更換前需檢查爆破銷(xiāo)的標識是否和原爆破銷(xiāo)一致，爆破銷(xiāo)是否有表面劃痕、磨損、彎曲等影響爆破精度的缺陷。在系統已加壓運行的時(shí)候禁止更換新的爆破銷(xiāo)，這會(huì )導致爆破銷(xiāo)安全閥過(guò)早動(dòng)作，傷害現場(chǎng)操作人員。更換過(guò)程應嚴格遵循安裝規范，不當安裝有時(shí)會(huì )引起爆破壓力的變化。在爆破銷(xiāo)安全閥正常運行期間，禁止接觸觸碰爆破銷(xiāo)。用戶(hù)需要更改起爆壓力時(shí)，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為應由生產(chǎn)廠(chǎng)確定新的爆破銷(xiāo)，不可自行更換未經(jīng)許可的爆破銷(xiāo)。

5、結語(yǔ)

　　爆破銷(xiāo)安全閥復位簡(jiǎn)單，備件更換方便，泄壓精度較高，抗壓力波動(dòng)好，泄放狀態(tài)易于判斷，沒(méi)有爆破殘留，可在線(xiàn)調整泄放壓力，生產(chǎn)成本和使用成本低。爆破銷(xiāo)式安全閥可以應用在大多數非重閉場(chǎng)合，或常規安全閥使用效果不理想的工況中，可以與其他泄壓安全裝置配合使用，也可以作為承壓容器上唯一的泄壓安全裝置使用。