介紹了一種應(yīng)用歐拉臨界載荷公式設(shè)計(jì)的新型安全閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，論述了閥門安裝和維護(hù)方法。

1、概述

　　爆破銷式安全閥是一種非重閉式安全泄壓裝置，它避免了采用爆破片進(jìn)行安全泄壓時(shí)爆破片爆破后需打開管道更換新爆破片的步驟，使操作人員免于接觸介質(zhì)，減少了人身傷害的危險(xiǎn)。

2、爆破銷式安全閥的結(jié)構(gòu)原理

　　爆破銷式安全閥( 圖1) 的閥體和閥蓋通過螺紋支柱連接，支柱上面安裝壓板。爆破銷一端固定在芯桿上，一端被壓板上的固定螺釘固定。閥座與閥體一體，芯桿與閥座形成活塞結(jié)構(gòu)，采用O形圈進(jìn)行密封。由于O形圈靜密封時(shí)在介質(zhì)力的作用下會(huì)形成自密封，所以密封效果優(yōu)良，滿足了系統(tǒng)零泄漏的要求。

　　爆破銷的預(yù)緊載荷通過調(diào)節(jié)固定螺釘設(shè)定，并傳遞給芯桿實(shí)現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)介質(zhì)壓力超過設(shè)定壓力時(shí)，由于細(xì)長壓桿( 即爆破銷) 失穩(wěn)超過臨界載荷而彎曲變形，芯桿向上打開達(dá)到快速、準(zhǔn)確泄放壓力的目的( 圖2) 。

3、設(shè)計(jì)

　　歐拉提出的計(jì)算兩端固定細(xì)長壓桿臨界載荷的公式是

圖1 爆破銷安全閥

　　根據(jù)歐拉公式，對僅承受軸向壓縮載荷的細(xì)長壓桿而言，當(dāng)實(shí)際載荷F 小于臨界載荷Fcr時(shí)，細(xì)長壓桿維持直線平衡狀態(tài)，并有抵抗側(cè)向干擾的穩(wěn)定性。當(dāng)實(shí)際載荷F 大于臨界載荷Fcr時(shí)，細(xì)長壓桿達(dá)到失穩(wěn)狀態(tài)，這時(shí)細(xì)長壓桿瞬間( 動(dòng)作時(shí)間約為0. 002s) 由直線平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變成彎曲變形狀態(tài)，且不可逆。這種由直線變?yōu)閺澢�的過程稱之為失穩(wěn)，也就是屈曲。當(dāng)細(xì)長壓桿發(fā)生彎曲變形后，即使壓力再微小的增大也會(huì)使細(xì)長壓桿的變形顯著增加。由于細(xì)長壓桿的失穩(wěn)特性，因而特別適合要求快速開啟泄壓的場合。

圖2 爆破銷安全閥開關(guān)狀態(tài)

　　歐拉公式臨界值的確定取決于壓桿細(xì)長比和壓桿材料的力學(xué)性能，以及負(fù)載施加于兩端的形式。材料要保證均勻性，要控制爆破銷的熱處理、有效長度的直線度、直徑的圓度、兩端的同軸度、端面的垂直度及表面光潔度，以達(dá)到爆破要求的設(shè)定壓力。爆破銷的設(shè)定壓力誤差一般可控制在±5%。由于爆破銷的差壓敏感，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮安全閥兩端的操作壓力狀態(tài)，而且因?yàn)楸�破銷是暴露在外部環(huán)境中，因此還要考慮外部環(huán)境溫度和環(huán)境侵蝕。芯桿和閥座之間密封的O 形圈以及芯桿和閥蓋之間密封的O 形圈的摩擦力FT均對爆破精度有影響。

　　爆破銷安全閥與管道的連接形式可設(shè)計(jì)成螺紋連接或法蘭連接( DN3 ～ DN1 200) ，設(shè)定壓力可從0.6kPa ～300MPa。同一安全閥可根據(jù)不同的起爆壓力設(shè)計(jì)出直徑不同的爆破銷滿足用戶要求。應(yīng)用爆破銷的失穩(wěn)變形這一特性，可根據(jù)具體需要設(shè)計(jì)出很多種類的爆破銷安全閥。如，可以消除背壓影響的平衡套筒活塞先導(dǎo)式爆破銷安全閥、在線開放式出口或封閉式出口爆破銷安全閥、雙座式爆破銷安全閥和垂直角式或傾斜直通式爆破銷安全閥。還可以在爆破銷安全閥上相關(guān)位置安裝感應(yīng)式位置開關(guān)( 圖3) ，實(shí)現(xiàn)安全閥爆破泄壓信號的遠(yuǎn)距離傳送，使工藝操作人員在中央控制室就可集中監(jiān)控多臺爆破銷安全閥的實(shí)際狀態(tài)。

圖3 安裝感應(yīng)式位置開關(guān)的爆破銷安全閥

4、爆破銷式安全閥的安裝與維護(hù)

　　爆破銷安全閥安裝前需檢查確認(rèn)管道是否清潔，流體流動(dòng)方向是否明確，標(biāo)識銘牌數(shù)據(jù)是否齊全。爆破銷的自重也會(huì)對爆破壓力產(chǎn)生影響，因而應(yīng)按照設(shè)計(jì)位置( 水平、垂直及傾斜) 安裝。某些爆破銷會(huì)因差壓動(dòng)作，安裝時(shí)應(yīng)確保按照閥后壓力設(shè)控或保持為大氣壓力。在爆破銷爆破后需更換爆破銷時(shí)，應(yīng)保證承壓設(shè)備的內(nèi)部壓力恢復(fù)至安全壓力之下，現(xiàn)場操作時(shí)可借助外力將芯桿復(fù)位，取下彎曲的爆破銷。芯桿與閥座重新關(guān)閉應(yīng)具有移動(dòng)自由度，不能移動(dòng)復(fù)位時(shí)應(yīng)檢查是否有物質(zhì)阻塞卡滯，實(shí)現(xiàn)密封后更換新的爆破銷，更換前需檢查爆破銷的標(biāo)識是否和原爆破銷一致，爆破銷是否有表面劃痕、磨損、彎曲等影響爆破精度的缺陷。在系統(tǒng)已加壓運(yùn)行的時(shí)候禁止更換新的爆破銷，這會(huì)導(dǎo)致爆破銷安全閥過早動(dòng)作，傷害現(xiàn)場操作人員。更換過程應(yīng)嚴(yán)格遵循安裝規(guī)范，不當(dāng)安裝有時(shí)會(huì)引起爆破壓力的變化。在爆破銷安全閥正常運(yùn)行期間，禁止接觸觸碰爆破銷。用戶需要更改起爆壓力時(shí)，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認(rèn)為應(yīng)由生產(chǎn)廠確定新的爆破銷，不可自行更換未經(jīng)許可的爆破銷。

5、結(jié)語

　　爆破銷安全閥復(fù)位簡單，備件更換方便，泄壓精度較高，抗壓力波動(dòng)好，泄放狀態(tài)易于判斷，沒有爆破殘留，可在線調(diào)整泄放壓力，生產(chǎn)成本和使用成本低。爆破銷式安全閥可以應(yīng)用在大多數(shù)非重閉場合，或常規(guī)安全閥使用效果不理想的工況中，可以與其他泄壓安全裝置配合使用，也可以作為承壓容器上唯一的泄壓安全裝置使用。