安全閥背壓平衡結(jié)構(gòu)的選用以及排量計算問題

波紋管安全閥作為一種常見的安全閥類型，在現(xiàn)場的應(yīng)用非常多。在很久以前講過期關(guān)于波紋管安全閥的內(nèi)容《安全閥背壓平衡》，當(dāng)時主要介紹安全閥背壓平衡的幾種結(jié)構(gòu)，對于波紋管的選用及背壓平衡結(jié)構(gòu)與常規(guī)結(jié)構(gòu)在排量計算過程中的差別介紹較少。本期我們就著重介紹一下背壓平衡結(jié)構(gòu)的選用細節(jié)以及相關(guān)結(jié)構(gòu)的排量計算問題。

1、背壓的概念以及影響

背壓實際上分為排放背壓力和附加背壓力，其中：排放背壓力是介質(zhì)流進安全閥和排放系統(tǒng)而在閥門出口形成的壓力，該值的大小與后續(xù)管道的長短、壁面粗糙度有直接關(guān)系，直接排空的安全閥排放背壓較小，管道較長則排放壓力較大。

附加背壓是安全閥開啟前安全閥出口存在的壓力，附加背壓可能為靜壓力，也可能為變動壓力。

2、何時用波紋管

針對上述背壓力所產(chǎn)生的影響，就有了波紋管和背壓修正系數(shù)。

首先討論背壓對整定壓力的影響。安全閥動作前并不存在排放背壓，所以對整定壓力的影響主要為附加背壓。常規(guī)安全閥結(jié)構(gòu)，如果出口存在附加背壓，則閥瓣力的平衡會出現(xiàn)一定的變化，這個變化可以通過冷態(tài)整定壓力進行修正，例如設(shè)定的整定壓力為1MPa，出口背壓力（恒定）為0.1MPa，則冷態(tài)整定壓力設(shè)定為0.9安全閥上線后能夠正常工作。但當(dāng)附加背壓為變動壓力時，則無法通過冷態(tài)整定的方式進行修正，這時就需要使用波紋管進行平衡（原理就不多講了有興趣的可以參看以前的內(nèi)容）。所以：附加背壓里面有變動背壓就應(yīng)該使用波紋管，無論大小。

對于排量的影響主要是兩方面內(nèi)容，一方面出口背壓的升高會影響進出口壓力差，導(dǎo)致安全閥的排放能力降低，另外一方面背壓的升高直接影響安全閥的開啟過程的升力大小，導(dǎo)致安全閥無法全部開啟，進一步導(dǎo)致排放能力的降低。（我的理解：背壓修正系數(shù)修正的就是閥門的開啟高度）

通常情況下安全閥的出口背壓小于10%（如果全開壓力為110%）則安全閥能夠全開啟，此時背壓（包含恒定附加和排放）不會對安全閥的開啟高度產(chǎn)生影響，使用常規(guī)結(jié)構(gòu)就可以。當(dāng)背壓超過10%，則需要選擇波紋管安全閥或先導(dǎo)式安全閥（不然無法保證安全閥全開啟）。

3、排放能力計算

排放背壓高于10%選用波紋管結(jié)構(gòu)后，隨著排放壓力升高，介質(zhì)壓力對波紋管的作用會逐漸增加。當(dāng)背壓高于50%整定壓力后，滿足強度要求的波紋管剛度將大幅度增加，該剛度與彈簧剛度處于同一量級后不利于安全閥動作控制，且成本也非常高，所以建議使用先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)。同時需要指出，即使使用了波紋管結(jié)構(gòu)，隨著背壓力的增加安全閥的排放能力也會受到影響（超過30%以后，可能會達不到全開啟），所以需要使用背壓修正系數(shù)進行修正。