為保證安全閥在高壓系統(tǒng)下的工作可靠性,，以其在高靈敏度42 MPa空氣壓縮機(jī)中的設(shè)計(jì)為例,。主要闡述了安全閥的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，分析設(shè)計(jì)安全閥時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題和解決辦法,。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了安全閥工作的可靠性,。

為避免系統(tǒng)的壓力高于預(yù)先設(shè)定的安全壓力值,，安全閥可以通過(guò)介質(zhì)自身的作用排放一定量的流體，從而作為自動(dòng)閥門(mén)來(lái)保護(hù)系統(tǒng)中承受過(guò)大壓力的設(shè)備,，保證系統(tǒng)的正常工作,。因此，安全閥應(yīng)滿足高靈敏度的特性,。特別是在空壓機(jī)中所用的高壓安全閥,，由于不能進(jìn)行定期有規(guī)律的校驗(yàn),、設(shè)計(jì)過(guò)程易出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致的常見(jiàn)問(wèn)題有：靈敏度不足，不能正?；刈?。解決這類問(wèn)題的困難在于安全閥的設(shè)計(jì)，除了考慮自身的原因,，還要把系統(tǒng)的相關(guān)情況考慮在內(nèi),。為保證高壓系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行，高靈敏度的安全閥設(shè)計(jì)是高壓安全閥設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn),。上海五岳專業(yè)生產(chǎn)各類彈簧式安全閥,，提供相關(guān)技術(shù)交流和分享。?
　　該文以在42MPa空壓機(jī)中使用的安全閥為例,，在分析其結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的設(shè)計(jì)方法的同時(shí),，提出了設(shè)計(jì)過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法。?
　　1 技術(shù)性能參數(shù)?
　　1.1 已知參數(shù)?
　　空壓機(jī)工作壓力：P=40 MPa?
　　空壓機(jī)容積流量：Q=480 m3/h?
　　工作環(huán)境溫度：≤100 ℃?
　　適用介質(zhì)：空氣?
　　1.2 確定壓力值?
　　空壓機(jī)與壓力容器的相通是經(jīng)管道實(shí)現(xiàn)的,，末級(jí)空壓機(jī)安全閥的壓力調(diào)定對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)壓力有直接作用,，一般靈敏度和高靈敏度的安全閥的壓力差別比較大，對(duì)于40 MPa的壓縮機(jī)所使用的安全閥的末級(jí)壓力設(shè)定如表1,。?
　　可見(jiàn),，安全閥的設(shè)計(jì)需按高靈敏度等級(jí)進(jìn)行，壓力容器,、空壓機(jī)和管路的高壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力才能達(dá)到44 MPa,，也就能在運(yùn)行過(guò)程中確保系統(tǒng)的安全性。?
　　1.3 臨界流動(dòng)條件?
　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《安全閥一般要求》進(jìn)行計(jì)算,，判斷是否滿足下述條件：?
　　其中 Pb為安全閥出口絕對(duì)側(cè)壓力,，一般取為0.1 MPa?
　　Pd為安全閥絕對(duì)排放壓力，一般為44.1 MPa?
　　K為絕熱參數(shù),，一般為1.4?
　　代入上式經(jīng)計(jì)算后滿足臨界的流動(dòng)條件,。?
　　1.4 校核計(jì)算理論排量?
　　假如蘭金定律成立，臨界狀態(tài)下的理論排量為?
　　2 結(jié)構(gòu)性能參數(shù)設(shè)計(jì)?
　　2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?
　　空壓機(jī)中使用的高靈敏度安全閥在結(jié)構(gòu)上要有保證,，由于空壓機(jī)在工況時(shí)產(chǎn)生振動(dòng),，故可利用彈簧緩解振動(dòng)的優(yōu)勢(shì)而采用彈簧式安全閥，從而排放多余的流體,。?
　　突跳動(dòng)作式安全閥的開(kāi)啟過(guò)程有兩個(gè)階段，在開(kāi)始的階段,，閥瓣的開(kāi)啟隨著壓力成比例變化,，當(dāng)壓力達(dá)到一較小的值后，閥瓣急速開(kāi)啟到一定程度,。由分析知這種兩段作用式的安全閥能夠滿足高靈敏度的要求,。因?yàn)榭諌簷C(jī)的排放氣體是沒(méi)有污染作用的空氣,，排氣口可以設(shè)計(jì)為開(kāi)放式而排放到工作環(huán)境中。?
　　2.2 密封設(shè)計(jì)?
　　因?yàn)榘踩y在較高的工作壓力下又要保證高靈敏度,，故可采用錐形密封,。在材料上，考慮用金屬來(lái)制造閥瓣―閥座密封結(jié)構(gòu),。?
　　在結(jié)構(gòu)確定后,，還需通過(guò)密封面比壓計(jì)算來(lái)驗(yàn)證工作可靠性。在計(jì)算過(guò)程中閥瓣和閥體材料用不銹鋼2Cr13,，經(jīng)校核密封面能夠達(dá)到密封的比壓要求,。?
　　2.3 閥瓣設(shè)計(jì)?
　　為保證安全閥的高靈敏度，在閥瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心的同時(shí),，還要把密封面的情況考慮進(jìn)去,。增大工作介質(zhì)沖擊時(shí)的有效作用面積并采用錐面和圓柱體的閥瓣結(jié)構(gòu)可以提高安全閥的動(dòng)作靈敏度。另外導(dǎo)向部分也要保證其長(zhǎng)度大于直徑的4/5,，這樣才能保證安全閥能夠順利關(guān)閉而不發(fā)生卡滯現(xiàn)象,。閥瓣的表面熱處理采用淬火至硬度達(dá)到HRC50～55以滿足安全閥耐沖擊性的要求。?
　　2.4 彈簧設(shè)計(jì)?
　　彈簧的合理設(shè)計(jì)是確保安全閥具有高度靈敏性的關(guān)鍵部分,，它決定了閥的開(kāi)啟壓力,、閥瓣行程和閥在關(guān)閉情況下密封的可靠性，因此彈簧的設(shè)計(jì)要求正確合理,。?
　　由于閥瓣的開(kāi)啟速度相當(dāng)快并為全啟式安全閥,，閥瓣的運(yùn)動(dòng)位移與壓力的升高并不形成一定比例。在計(jì)算彈簧剛度時(shí),，應(yīng)把開(kāi)啟閥瓣后受工作介質(zhì)作用而改變的有效作用面積考慮在內(nèi),，而此刻的介質(zhì)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排放壓力Pd，通常帶反沖機(jī)構(gòu)的安全閥取為0.1 Pd,。?
　　3 結(jié)果分析?
　　設(shè)計(jì)制造完成的安全閥在試驗(yàn)裝置上進(jìn)行試驗(yàn),，測(cè)得結(jié)果如表2所示。?
　　可知,，實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)中的偏差在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi),。同時(shí)安全閥反應(yīng)動(dòng)作迅速，各參數(shù)均合理,，無(wú)不良現(xiàn)象發(fā)生,。?
　　4 結(jié)語(yǔ)?
　　綜上，密封部分和彈簧的相關(guān)設(shè)計(jì)是高靈敏度高壓安全閥的設(shè)計(jì)關(guān)鍵,。此安全閥對(duì)其它階段工作壓力和流量條件下的工作情況能否廣泛使用,，仍需要進(jìn)一步試驗(yàn)證明。（完）?