安全阀的密封与结构
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安全阀的密封与结构
1、前言
安全阀的泄漏不仅是资源和能源的浪费，而且困扰着企业开展达标和创一流工作，影响着企业创建无泄漏工厂。由于安全阀不同于其它阀门，它有着自身的特殊性和重要性，而安全阀出厂时，由于技术上的保密，厂家提供给用户的只是一些使用上的数据和技术要求。笔者根据经验对南昌电厂两台125MW机组汽包安全阀的改进情况作一些介绍，以期与同行们交流，从而能对安全阀的维护和检修有所帮助。
在图2中，阀瓣设计成带有燕尾凸边形，就是想充分利用蒸汽的动能来改善安全阀的起跳，以阀瓣的尺寸。因为安全阀起跳时，向外喷射的是高速蒸汽，它碰到燕尾凸边后迅速改变方向，在阀瓣上产生一个向上的冲力而使阀瓣迅速抬起。同时它给安全阀的密封面也带来了一些负作用，第一是高速汽流经阀瓣折射后改变方向，极容易吹扫到密封面，使密封面遭到损伤;其次是安全阀起跳时，蒸汽是由于阀壳经排汽管排向空中的，此时蒸汽在阀壳中产生的压力场是极其紊乱的，阀瓣受蒸汽冲撞后，在紊乱压力场的作用下，极容易产生激烈的晃动，这使得阀瓣在回座时的平稳性极差，很容易碰伤和挤伤密封面，造成安全阀的不严密。如果将阀瓣的燕尾凸边消除，如图3。把阀瓣平面和密封面设计成相互平等，这样在安全阀起跳时，蒸汽向外喷身，在阀瓣和喷嘴之间形成一层蒸汽汽垫，阀瓣的升起是由汽垫的厚度决定的，较好地解决了安全阀密封面的起跳保护。
2、安全阀的概述
安全阀是锅炉的重要附件，它的作用是保证锅炉安全经济运行。随着科学的发展，当今世界大型发电厂，彩的都是高参数大容量的大型锅炉，锅炉蒸汽蕴藏了巨大的能量，为了使锅炉具有可靠的安全性，这就要求在出现异常情况时，锅炉所蕴藏的巨大能量尽快地释放出去，即要求安全阀能够保证在极短的时间内，将大量的高温、高压的蒸汽迅速排出。这就决定了重锤式、杠杆式、脉冲式安全阀已不再适用了。如今大型锅炉普遍彩的是弹簧式安全阀，它是通过阀杆把弹簧的弹力传递到阀瓣上，在密封面上产生一个密封压力。当锅炉超压力时，蒸汽把阀瓣抬起排汽泄压，当锅炉压力降到一定值后，弹簧通过阀杆把阀瓣迅速压回，停止排汽（后有详述）。有的弹簧式安全阀还附带有辅助载荷，由辅助设备控制来增大安全阀的密封压力，提高安全阀的密封性能。
3、安全阀的密封与密封面
对于一个安全阀，要使它的漏流量保持在标准所规定的范围内，具有一个良好的严密性，密封面是一个决定性的因素。
2．1安全阀密封面的确定
阀门的密封，是由一对密封面的相互接触，形成一个密封副完成的。球形密封面具有良好的密封性，当密封面发生一定依稀时，也能通过自身的运送特点自动复位，但对它的要求和加工难度相当大。斜面密封面也具有良好的密封性，但它一般只适用较小口径的密封，如Dg<50Fra Baidu bibliotekm的截止阀普遍采用此密封面。同时由于安全阀在回座时，在密封面之间会产生圈套的冲击力，因此现在安全阀的密封都是采用平面密封面，要保证安全阀具有良好的密封性，这就要求阀瓣与喷嘴的接触面始终保持一定的平直度和光洁度。
6、结束语
综上所述，要解决安全阀的泄漏，关键是安全阀本身的结构。有关社会的发展，科学的进步，安全阀的结构必将中完善，安全阀的性能也将更加稳定、安全、可靠。但对安全阀的密封性，应抓住两点，第一始终保持良好的密封面，这样才能使密封面达到密封所需的密封压力，第二是密封面上的作用力始终保持均衡。
4、阀瓣的密封与阀杆
阀杆在安全阀中的作用是传递弹簧的弹力，在密封面上产生密封压力。要想形成一个良好的密封，还必须解决好弹力传递的力心问题。在图2中，弹力由阀杆经过一志球面垫块传递到阀瓣上，在密封面上产生密封压力。从外形上看，阀杆与垫块接触面积较大，传递弹力比较稳重。从受力上分析就可知道，由于存在着加工误差、安装偏差等诸多因素的影响，阀杆在垂直度上极易产生一定的偏差，此时阀杆传递的弹力就会沿着球面，发生滑动改变方向，致使阀瓣单边受力偏大。我们从密封面的微变形角度，可以把密封面想成正绕某一轴线发生转动，受力大的一边，产生的变形也大，使得密封面向下转动，另一边受力小，产生的变形也小，密封面相当于向上翘起，此时安全阀可看成是阀门的微启。
2．3安全阀密封面的材质要求
从材质上分析，首先、安全阀的密封面应该满足蒸汽和运行工况对它的要求，使它具有一定的持久性和稳定性;其次、它应该具有较强的抗腐蚀能力，保证密封面不被蒸汽腐蚀而产生麻、点、沟、槽等;第三，它还应该具有一定的硬度，提高密封面的抗冲蚀能力和抗擦伤能力，使密封面不易被蒸汽冲刷或压到杂物等而损坏;最后，它还应该有良好的加工性能，以便密封面的损伤能够通过检修及时消除。
要根除密封面的受力不均，应密封面上的转动力矩。在图3中阀杆的顶端加工成抛物面的弹头形，而在阀瓣内加工有一个抛物面的凹窝，弹力的传递是由阀杆弹头直接作用窝心上，从而使弹簧的弹力比较均匀地作用在密封面上，密封面的啮合就比较紧贴。
5、南昌电厂安全阀的改进经过
南昌电厂两台125MW机组锅炉，彩的是上海电站辅机厂生产的、带有压缩空气辅助的碟形弹簧式安全阀。它的主要结构是彩了带燕尾凸边的阀瓣，弹力的传递由阀杆经过球面垫块完成。自1988年两台锅炉相继投产惟来，就一直存在着泄漏问题。为了消除安全阀的泄漏，我们对密封面的研磨作了多种探索，均末能取得实质性的效果。安全阀的泄漏，它不仅是蒸汽和能源的损失，它还便利密封面长期蒸汽冲刷，加速了密封面的损伤，泄漏增大。致使安全阀的密封性能变坏，产生恶性循环，泄漏问题也越来越严重。在1996年#10机组大修中，我们对汽包两台安全阀进行了更新改造，新的安全阀的结构做了以下改进：第一是阀盖与阀座的联接由原来的螺柱联接改为旋扣联接。第二是在喷嘴和阀瓣的衬套上加装了两只压力调整圈，以便对安全阀的起跳压力和回座压力进行微调，新的安全阀经过热态校验后，很快就出现了冒汽现象。1997年#11机组大修中，我们对汽包安全阀进行了更新发行，对新的安全阀结构又做了进一步的改进，第一是采用了阀瓣平面和密封面相互平行的平面阀瓣，第二是的弹簧的弹力是由阀杆的弹头直接传递到阀瓣上。经过热态调试校验后，经过一年多运行末见有冒汽泄漏现象。
2．2安全阀密封面的尺寸
对于个阀门，密封副的产生只是阀门密封的一个先决条件，要使阀门保持严密，还必须在密封副上施加一定的作用力。安全阀的密封是通过阀杆把弹簧的弹力传递到阀瓣上，在密封面上产生一个密封压力。在安全阀的设计中，弹簧通过阀杆作用在阀瓣上的弹力是有规定的，密封面越大，弹力作用在密封面上产生的密封压力就越小（P=F/S）安全阀的性也就越差。另外，密封面越大，要保证密封面具有一定的平直度和光洁度，它的加工要求相应越高，加工难度也越大。因此、在满足密封面的强度下，尽量密封面的尺寸，提高密封性能。
D3：密封面的外径P2：为蒸汽泄漏在阀瓣上产生的压力
这两个力的差值在密封面上产生一个密封压力，使安全阀保持严密不泄漏。当锅炉开始超压时，N略大于F，此时安全阀进入起跳前期。随着压力逐渐加大和蒸汽的泄漏，N完成由
N=π·D21·Po/4→N=π·D21·Po/4＋π·（D22－D21）·P1/4→N=π·D21·Po/4＋π·（D22－D21）·P1/4＋π·（D23－D22）·P2/4
的转变，使得N迅速加大，安全阀迅速起跳排汽，阻止锅炉压力继续升高，保证了锅炉的安全性。随着锅炉蒸汽不断地向外排出，锅炉压力也开始下降，N与F重新寻找新的平衡时，由于N在蒸汽压力下降到某一值时会急变，使阀瓣在强弹簧力的作用下迅速回卒密封，锅炉又恢复正常运行。
3．3经过对阀瓣的合理设计和计算，可以委好地解决安全阀的起跳和回座。但由于阀瓣同时又是密封面的载体，阀瓣的设计对安全阀密封面的影响也是极大的。
3、安全阀的阀瓣与密封面
3．1阀瓣是安全阀的一个重要部件，它决定着安全阀工作性能的好坏，同时它与安全阀的密封性能也有着密切的联系。
3．2锅炉正常运行时，弹簧通过阀杆传递到阀瓣上的弹力（F）略大于蒸汽作用在阀瓣上的力（N=π·D21·Po/4）
图中：D1：密封面的内径Po：为安全阀内蒸汽压力
D2：密封面的外径P1：为蒸汽泄漏在密封面上产生的压力
1、前言
安全阀的泄漏不仅是资源和能源的浪费，而且困扰着企业开展达标和创一流工作，影响着企业创建无泄漏工厂。由于安全阀不同于其它阀门，它有着自身的特殊性和重要性，而安全阀出厂时，由于技术上的保密，厂家提供给用户的只是一些使用上的数据和技术要求。笔者根据经验对南昌电厂两台125MW机组汽包安全阀的改进情况作一些介绍，以期与同行们交流，从而能对安全阀的维护和检修有所帮助。
在图2中，阀瓣设计成带有燕尾凸边形，就是想充分利用蒸汽的动能来改善安全阀的起跳，以阀瓣的尺寸。因为安全阀起跳时，向外喷射的是高速蒸汽，它碰到燕尾凸边后迅速改变方向，在阀瓣上产生一个向上的冲力而使阀瓣迅速抬起。同时它给安全阀的密封面也带来了一些负作用，第一是高速汽流经阀瓣折射后改变方向，极容易吹扫到密封面，使密封面遭到损伤;其次是安全阀起跳时，蒸汽是由于阀壳经排汽管排向空中的，此时蒸汽在阀壳中产生的压力场是极其紊乱的，阀瓣受蒸汽冲撞后，在紊乱压力场的作用下，极容易产生激烈的晃动，这使得阀瓣在回座时的平稳性极差，很容易碰伤和挤伤密封面，造成安全阀的不严密。如果将阀瓣的燕尾凸边消除，如图3。把阀瓣平面和密封面设计成相互平等，这样在安全阀起跳时，蒸汽向外喷身，在阀瓣和喷嘴之间形成一层蒸汽汽垫，阀瓣的升起是由汽垫的厚度决定的，较好地解决了安全阀密封面的起跳保护。
2、安全阀的概述
安全阀是锅炉的重要附件，它的作用是保证锅炉安全经济运行。随着科学的发展，当今世界大型发电厂，彩的都是高参数大容量的大型锅炉，锅炉蒸汽蕴藏了巨大的能量，为了使锅炉具有可靠的安全性，这就要求在出现异常情况时，锅炉所蕴藏的巨大能量尽快地释放出去，即要求安全阀能够保证在极短的时间内，将大量的高温、高压的蒸汽迅速排出。这就决定了重锤式、杠杆式、脉冲式安全阀已不再适用了。如今大型锅炉普遍彩的是弹簧式安全阀，它是通过阀杆把弹簧的弹力传递到阀瓣上，在密封面上产生一个密封压力。当锅炉超压力时，蒸汽把阀瓣抬起排汽泄压，当锅炉压力降到一定值后，弹簧通过阀杆把阀瓣迅速压回，停止排汽（后有详述）。有的弹簧式安全阀还附带有辅助载荷，由辅助设备控制来增大安全阀的密封压力，提高安全阀的密封性能。
3、安全阀的密封与密封面
对于一个安全阀，要使它的漏流量保持在标准所规定的范围内，具有一个良好的严密性，密封面是一个决定性的因素。
2．1安全阀密封面的确定
阀门的密封，是由一对密封面的相互接触，形成一个密封副完成的。球形密封面具有良好的密封性，当密封面发生一定依稀时，也能通过自身的运送特点自动复位，但对它的要求和加工难度相当大。斜面密封面也具有良好的密封性，但它一般只适用较小口径的密封，如Dg<50Fra Baidu bibliotekm的截止阀普遍采用此密封面。同时由于安全阀在回座时，在密封面之间会产生圈套的冲击力，因此现在安全阀的密封都是采用平面密封面，要保证安全阀具有良好的密封性，这就要求阀瓣与喷嘴的接触面始终保持一定的平直度和光洁度。
6、结束语
综上所述，要解决安全阀的泄漏，关键是安全阀本身的结构。有关社会的发展，科学的进步，安全阀的结构必将中完善，安全阀的性能也将更加稳定、安全、可靠。但对安全阀的密封性，应抓住两点，第一始终保持良好的密封面，这样才能使密封面达到密封所需的密封压力，第二是密封面上的作用力始终保持均衡。
4、阀瓣的密封与阀杆
阀杆在安全阀中的作用是传递弹簧的弹力，在密封面上产生密封压力。要想形成一个良好的密封，还必须解决好弹力传递的力心问题。在图2中，弹力由阀杆经过一志球面垫块传递到阀瓣上，在密封面上产生密封压力。从外形上看，阀杆与垫块接触面积较大，传递弹力比较稳重。从受力上分析就可知道，由于存在着加工误差、安装偏差等诸多因素的影响，阀杆在垂直度上极易产生一定的偏差，此时阀杆传递的弹力就会沿着球面，发生滑动改变方向，致使阀瓣单边受力偏大。我们从密封面的微变形角度，可以把密封面想成正绕某一轴线发生转动，受力大的一边，产生的变形也大，使得密封面向下转动，另一边受力小，产生的变形也小，密封面相当于向上翘起，此时安全阀可看成是阀门的微启。
2．3安全阀密封面的材质要求
从材质上分析，首先、安全阀的密封面应该满足蒸汽和运行工况对它的要求，使它具有一定的持久性和稳定性;其次、它应该具有较强的抗腐蚀能力，保证密封面不被蒸汽腐蚀而产生麻、点、沟、槽等;第三，它还应该具有一定的硬度，提高密封面的抗冲蚀能力和抗擦伤能力，使密封面不易被蒸汽冲刷或压到杂物等而损坏;最后，它还应该有良好的加工性能，以便密封面的损伤能够通过检修及时消除。
要根除密封面的受力不均，应密封面上的转动力矩。在图3中阀杆的顶端加工成抛物面的弹头形，而在阀瓣内加工有一个抛物面的凹窝，弹力的传递是由阀杆弹头直接作用窝心上，从而使弹簧的弹力比较均匀地作用在密封面上，密封面的啮合就比较紧贴。
5、南昌电厂安全阀的改进经过
南昌电厂两台125MW机组锅炉，彩的是上海电站辅机厂生产的、带有压缩空气辅助的碟形弹簧式安全阀。它的主要结构是彩了带燕尾凸边的阀瓣，弹力的传递由阀杆经过球面垫块完成。自1988年两台锅炉相继投产惟来，就一直存在着泄漏问题。为了消除安全阀的泄漏，我们对密封面的研磨作了多种探索，均末能取得实质性的效果。安全阀的泄漏，它不仅是蒸汽和能源的损失，它还便利密封面长期蒸汽冲刷，加速了密封面的损伤，泄漏增大。致使安全阀的密封性能变坏，产生恶性循环，泄漏问题也越来越严重。在1996年#10机组大修中，我们对汽包两台安全阀进行了更新改造，新的安全阀的结构做了以下改进：第一是阀盖与阀座的联接由原来的螺柱联接改为旋扣联接。第二是在喷嘴和阀瓣的衬套上加装了两只压力调整圈，以便对安全阀的起跳压力和回座压力进行微调，新的安全阀经过热态校验后，很快就出现了冒汽现象。1997年#11机组大修中，我们对汽包安全阀进行了更新发行，对新的安全阀结构又做了进一步的改进，第一是采用了阀瓣平面和密封面相互平行的平面阀瓣，第二是的弹簧的弹力是由阀杆的弹头直接传递到阀瓣上。经过热态调试校验后，经过一年多运行末见有冒汽泄漏现象。
2．2安全阀密封面的尺寸
对于个阀门，密封副的产生只是阀门密封的一个先决条件，要使阀门保持严密，还必须在密封副上施加一定的作用力。安全阀的密封是通过阀杆把弹簧的弹力传递到阀瓣上，在密封面上产生一个密封压力。在安全阀的设计中，弹簧通过阀杆作用在阀瓣上的弹力是有规定的，密封面越大，弹力作用在密封面上产生的密封压力就越小（P=F/S）安全阀的性也就越差。另外，密封面越大，要保证密封面具有一定的平直度和光洁度，它的加工要求相应越高，加工难度也越大。因此、在满足密封面的强度下，尽量密封面的尺寸，提高密封性能。
D3：密封面的外径P2：为蒸汽泄漏在阀瓣上产生的压力
这两个力的差值在密封面上产生一个密封压力，使安全阀保持严密不泄漏。当锅炉开始超压时，N略大于F，此时安全阀进入起跳前期。随着压力逐渐加大和蒸汽的泄漏，N完成由
N=π·D21·Po/4→N=π·D21·Po/4＋π·（D22－D21）·P1/4→N=π·D21·Po/4＋π·（D22－D21）·P1/4＋π·（D23－D22）·P2/4
的转变，使得N迅速加大，安全阀迅速起跳排汽，阻止锅炉压力继续升高，保证了锅炉的安全性。随着锅炉蒸汽不断地向外排出，锅炉压力也开始下降，N与F重新寻找新的平衡时，由于N在蒸汽压力下降到某一值时会急变，使阀瓣在强弹簧力的作用下迅速回卒密封，锅炉又恢复正常运行。
3．3经过对阀瓣的合理设计和计算，可以委好地解决安全阀的起跳和回座。但由于阀瓣同时又是密封面的载体，阀瓣的设计对安全阀密封面的影响也是极大的。
3、安全阀的阀瓣与密封面
3．1阀瓣是安全阀的一个重要部件，它决定着安全阀工作性能的好坏，同时它与安全阀的密封性能也有着密切的联系。
3．2锅炉正常运行时，弹簧通过阀杆传递到阀瓣上的弹力（F）略大于蒸汽作用在阀瓣上的力（N=π·D21·Po/4）
图中：D1：密封面的内径Po：为安全阀内蒸汽压力
D2：密封面的外径P1：为蒸汽泄漏在密封面上产生的压力