安全阀是压力容器、压力管道上使用最为广泛的一种安全装置。在船舶动力装置海水系统中, 为了防止系统压力超过允许的极限值, 确保系统的安全运行, 设置了弹簧直接作用式安全阀。在使用过程中, 这类安全阀出现了泄漏、腐蚀和可靠性等问题, 不能满足使用要求, 因此对其进行了改进。
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船用海水安全阀主体材料一般采用ZCu16Si14 Ⅰ或ZCuAl10Fe3 , 这些材料在实际使用环境条件下抗腐蚀的能力比较差。当阀门外表面接触舱底水和污水等有杂质的介质时, 容易受到腐蚀。而弹簧直接作用式安全阀的整定值和回座压力调整不方便, 在回座压力低于系统正常工作压力时, 对系统工作的可靠性、安全性造成不利影响。
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根据阀门存在的问题, 确定从阀门的材料和结构上进行改进:
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1、材料选择WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
(1) 阀体材料 由于安全阀阀体选用的铸造铜合金抗腐蚀能力较差, 造成介质沿密封边界泄漏。因此将安全阀的所有零部件(除了垫片、紧固件和弹簧外) 材料都更换为HDR (一种双相不锈钢) 。HDR 抗氯离子腐蚀性能和抗应力腐蚀性能优良, 具有较好的耐海水冲刷腐蚀(管子流速可达7m/ s 以上) 和较强的耐砂侵蚀性能, 其良好的焊接、冷弯等综合加工性能是舰船海水管路系统的首选材料。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
(2) 密封面材料 为了提高阀门的密封性能, 阀门的阀瓣和阀座密封面均采用堆焊钴基硬质合金的方式(图1) 。使密封面有足够的刚度和强度, 当系统中没有介质压力时, 能承受弹簧产生的巨大比压力。而且钴基硬质合金具有良好的机械性能及磨削和研磨性能。且弹性变形能力也较好, 能承受阀瓣回座时的冲击。WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
(3) 弹簧材料 海水安全阀用弹簧需要满足稳定性、强度及耐海水腐蚀的要求, 因此在改进设计时, 选用In2 conel 作为适用海水介质的微启式安全阀的弹簧材料。在制作弹簧时, 通过时效处理和强压处理, 使其具有稳定的弹性和强度, 保证了安全阀动作的重复性。plcjs.技.术_网
2、结构改进WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
船用海水安全阀工作环境较差, 因此对于其密封性和抗振性要求较高。为了保证安全阀对于外界的严格隔离, 在阀体和阀盖连接处、阀盖和保护罩连接处设置了垫片, 而且阀盖和保护罩在连接部位以外的部位都采用封闭状态。这样使整个安全阀除了进口和排放口以外, 没有使介质外泄的部位。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
为了提高安全阀的抗振性能, 除了为安全阀配置了必须的弹簧和弹簧座, 还配置了合理的密封面定位系统。即用整体阀杆贯穿整个弹簧内部, 弹簧两端用弹簧座对夹。阀杆的上端外套调整螺杆, 调整螺杆具有调整弹簧的预压缩量, 协助弹簧和其他部件使阀门在低于整定压力时保持关闭状态。而且通过其内圆柱面与阀杆上端的间隙配合, 对阀杆上端有很好的导向作用。阀杆下端是球形的堆焊硬质层, 与阀瓣锥面(或球面) 相配合, 不但保证了阀杆上端能在调整螺杆内圆柱面内部顺滑移动, 而且当阀体倾斜或受到振动而使得阀杆中心线偏离密封面中心线时, 可以通过球面与锥面(球面) 的接触, 自动校正, 使阀杆中心线与密封面中心线重新重合。保证阀杆对密封面的作用力始终处于中心位置, 从而使密封面各处的受力都比较均匀。在阀瓣外围设置了导向套, 使阀瓣只能沿着垂直于密封面的圆柱面内运动。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
在多个零件的相互制约和作用下, 安全阀在振动和倾斜的情况下仍然能够达到较好的密封效果。同时也有利于阀门准确地开启、稳定地排放和及时的回座, 使安全阀具有良好的抗振能力。除此之外, 在安全阀的阀座上设置了调节圈, 使其能够较好的调节回座压力。
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