安全阀阀瓣结构研究

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1、安全阀阀瓣密封结构的研宄摘要：木文介绍了安全阀阀瓣几种结构的技术特点，分析了不同结构对安全阀密封性的影响。关键词：安全阀；阀瓣结构；弹性阀瓣；热应力补偿式阀瓣1概述安全阀是保证蒸汽锅炉及各类压力容器安全运行的重要设备，当介质压力低于安全阀整定压力时，弹簧力大于阀瓣下方的介质作用力，阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，安全阀关闭；当介质压力达到并高于安全阀整定压力吋，安全阀应立即开启，当压力升高到相应标准法规所规定的数值时，阀瓣应达到全行程。起跳前、回座后的密封性是安全阀的重耍性能指标之一。阀瓣密封副的结构形式是影响安全阀密封性的重要因素之一，本文将着重分析儿种阀瓣密封副

2、结构对安全阀密封性的影响。2阀瓣结构分析2.1普通平面阀瓣普通平面阀瓣的密封副结构类似于普通截止阀（见阁1）,密封面堆焊具有耐磨、耐腐蚀及较高硬度的司太莱合金，这种结构一般用于中压安全阀，在低压下密封性能较好。当蒸汽压力高于70Kg/cm2时，阀座、阀瓣由于分布温度的变化易产生局部的热变形，在安全阀排放蒸汽完毕后会产生显著的后泄现象。因此,采用此种阀瓣密封结构，安全阀已达不到良好的密封性能。通过实验表明，当安全阀排气回座后，会产生短时间的池漏，然后XI*闭阀密封。这种阀座与阀瓣间的泄漏可看作蒸汽通过一个单独的小孔（节流孔）。蒸汽通过小孔再喷出时，因受到节流而膨胀降温

3、，这点附近的金属也会降温并产生收缩，这种收缩会引起阀座两个方向的变形，首先向阀座密封面垂直方向收缩，其次在阀座關周方向收缩，这两种作用都会增大泄漏区阀瓣与阀座间的间隙，从而增大泄漏率降低阀内介质压力，直至弹簧力与介质对阀瓣向上作用力的差足以克服金属收缩引起变形，才能恢复密封。2.2弹性阀瓣弹性阀瓣是在阀瓣密封面背侧加工了一道环形的凹槽，这就使阀瓣的密封面具有一定的弹性，所以这类阀瓣叫做“弹性阀瓣”。与普通平面阀瓣相比，柔性阀瓣具有以下待点：1）提高了安全阀运行的密封性能对于普通平面阀瓣，一般当运行压力升高到阀门整定压力的95%时会出现“前泄”。对于弹簧式安全阀来说，

4、“前泄”的存在是正常现象，而“前泄”的存在一定程度上可以帮助弹簧式安全阀起跳。“弹性阀瓣”结构可将介质导入阀瓣密封面背侧的环形凹槽内，并作用在与阀瓣密封面相对的环形斜面上，由于密封面具有一定的弹性，随着系统内介质压力的升高，阀瓣密封面将在介质压力的推压下产生向下的微小变形，密封面间形成线性接触（如图2所示），并与阀座密封面紧密结合，从而使阀门保持密封，推迟前泄压力。在保证阀门整定压力准确的前提下，“弹性阀瓣”可使阀门在运行压力达到整定压力的96%以上仍无泄漏。2）提高了安全阀保持密封性的运行压力值。当安全阀排气回座后，阀瓣和阀座密封面间产生瞬间的泄漏，泄漏蒸汽因节流

5、而膨胀降温，使阀瓣密封面温度低于环形斜面温度，密封面向下轻微弯曲（如图3所示），从而减小阀瓣与阀座密封面接触面积，增大密封比压，安全阀立即恢复密封。2.3热应力补偿式阀瓣二十世纪八十年代中期，哈电阀门公司引进tl木冈野阀门株式会社全量型安全阀设计、制造技术，该系列产品采用热应力补偿式阀瓣（该结构已获专利），由主阀瓣和热阀瓣组成，如图3所示，经多次试验证明，采用热应力补偿式阀瓣,安全阀的密封性较前两种有一定程度的提高。热应力补偿式阀瓣除了具有弹性阀瓣优点外，还有以下特点：1）热阀瓣密封面初性更好，密封更严密热阀瓣采用强度高而軔性好的高镍铬不锈钢，它比司太莱合金的硬度及

6、耐磨性方面略有降低，但韧性却提高Y。热阀瓣的密封部分为舌形，可以做得比弹性阀瓣更薄，弹性更好。当介质压力的升高时，热阀瓣密封面在介质的推压下更易产生向下的微小变形，形成线性接触，从而使阀门保持密封，进一步推迟前泄压力。当安全阀回座后，因热胀冷缩，热阀瓣舌形密封面比弹性阀瓣密封面更易向下弯曲（如图4所示），使阀瓣与阀座密封面紧密贴合，安全阀即刻恢复密封。2）热阀瓣密封面强度更高，使用寿命更长热应力补偿式阀瓣的主阀瓣与热阀瓣间只有很小的间隙，在弹性变形范围内，它们就能紧密接触。因此，安全阀回座时，热阀瓣会将弹簧复原力和放大的冲击力传递给主阀瓣，自身不会受到损坏。对于弹性

7、阀瓣，安全阀回座时产生的弹簧复原力和放大的冲击力全部作用在其舌形密封面，在其折角处会产生很人的应力，有发生裂纹的危险（如图5所示）。主阀瓣图中Fs一一弹簧预紧力，N;Fsz一一反作用力，N;P——系统内介质的压力，MPa。3结束语通过上述分析，我们可得出如下结论：1）齊通平面阀瓣只适用于中压安全阀，当蒸汽压力低于70Kg/cm2时，能够达到较好的密封性能。2）热应力补偿式阀瓣、弹性阀瓣均可用于高温高压安全阀，并达到良好的密封性。但随着压力的升高，特别是超临界、超超临界火电机组，热应力补偿式阀瓣更有利于防止前泄、后泄。