1.背压的概念以及影响 背压实际上分为排放背压力(build up back pressure)和附加背压力(superposed back pressure) 其中:排放背压力是介质流进安全阀和排放系统而在阀门出口形成的压力,该值的大小与后续管道的长短、壁面粗糙度有直接关系,直接排空的安全阀排放背压较小,管道较长则排放压力较大。 附加背压是安全阀开启前安全阀出口存在的压力,附加背压可能为静压力,也可能为变动压力。 背压的存在可能有如下几方面的影响: (如果不特殊说明 后续背压包括排放背压与附加背压)
2.何时用波纹管 针对上述背压力所产生的影响,就有了波纹管和背压修正系数。 首先讨论 背压对整定压力的影响。安全阀动作前并不存在排放背压,所以对整定压力的影响主要为附加背压。常规安全阀结构,如果出口存在附加背压,则阀瓣力的平衡会出现一定的变化,这个变化可以通过冷态整定压力进行修正,例如设定的整定压力为1MPa,出口背压力(恒定)为0.1MPa,则冷态整定压力设定为0.9 安全阀上线后能够正常工作。但当附加背压为变动压力时,则无法通过冷态整定的方式进行修正,这时就需要使用波纹管进行平衡(原理就不多讲了 有兴趣的可以参看以前的内容)。所以:附加背压里面有变动背压就应该使用波纹管,无论大小。 对于排量的影响主要是两方面内容,一方面出口背压的升高会影响进出口压力差,导致安全阀的排放能力降低,另外一方面背压的升高直接影响安全阀的开启过程的升力大小,导致安全阀无法全部开启,进一步导致排放能力的降低。(我的理解:背压修正系数修正的就是阀门的开启高度) 通常情况下安全阀的出口背压小于10%(如果全开压力为110%)则安全阀能够全开启,此时背压(包含恒定附加和排放)不会对安全阀的开启高度产生影响,使用常规结构就可以。当背压超过10%,则需要选择波纹管安全阀或先导式安全阀(不然无法保证安全阀全开启)。下图为常规弹簧式安全阀排放背压对排放能力影响结果图,从图中能够看出常规安全阀当排放背压超过10%后,安全阀的排放能力将出现快速下降。 3排放能力计算 排放背压高于10% 选用波纹管结构后,随着排放压力升高,介质压力对波纹管的作用会逐渐增加。当背压高于50%整定压力后,满足强度要求的波纹管刚度将大幅度增加,该刚度与弹簧刚度处于同一量级后不利于安全阀动作控制,且成本也非常高,所以建议使用先导式结构。同时需要指出,即使使用了波纹管结构,随着背压力的增加安全阀的排放能力也会受到影响(超过30%以后,可能会达不到全开启),所以需要使用背压修正系数进行修正,我们常见的背压修正系数如下:(下图中10%指允许超压10%的安全阀) 1)只要有变动背压就要用波纹管结构(无论大小),所以设计单位不要随便提变动背压,不然会增加不少成本 2)背压高于10%就应该选波纹管结构 3)背压修正系数是给波纹管结构用的(不是说背压不对常规结构的排放能力产生影响,而是背压系数小于1情况下的安全阀一定要用波纹管结构) |