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化工液壓安全閥計(jì)算選型分析確定液壓安全閥液封高度的重要性
目前在石油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中在用儲(chǔ)罐都安裝兩套呼吸閥來(lái)保證儲(chǔ)罐的運(yùn)行安全，一套為機(jī)械呼吸閥另一套為液壓安全閥。液壓安全閥設(shè)在機(jī)械呼吸閥的一側(cè)當(dāng)機(jī)械呼吸閥失靈時(shí)液壓安全閥可立即代替其工作。液壓安全閥的壓力和真空調(diào)節(jié)度比機(jī)械呼吸閥大10%當(dāng)罐內(nèi)油氣與空氣壓力達(dá)到1961.3Pa時(shí)才動(dòng)作。當(dāng)罐內(nèi)真空度達(dá)到637.4Pa時(shí)液壓安全閥開始進(jìn)入氣體所以液壓安全閥可以起到安全保護(hù)作用。
安全備用設(shè)備，它的吸氣和呼氣的動(dòng)作壓力略高于（活瓣式）呼吸閥，在呼吸閥一旦失靈或在冬季其活瓣凍結(jié)時(shí)，液壓安全閥的液封即被破壞從而保護(hù)油罐免遭破壞，液壓安全閥裝于油罐頂部與呼吸閥配合使用，控制壓力：+56毫米水柱至-50毫米水柱。
化工液壓安全閥計(jì)算選型分析幾種液壓安全閥的有關(guān)數(shù)據(jù)表
| 儲(chǔ)罐位號(hào) | 規(guī)格 | 型號(hào) | 重量(kg) | 技術(shù)條件 |
| V—3007 | DN80 | GYA—80 | 38.0 | 1961.3Pa -637.4Pa |
| V—3011 | DN80 | GYA—80 | 38.0 | |
| V—3008 | DN100 | GYA—100 | 42.0 | |
| V—3009 | DN100 | GYA—100 | 42.0 | |
| V—3010 | DN80 | GYA—80 | 38. 0 | |
| V—3001A/B | DN250 | GYA—250 | 140. 2 | |
| FB—3601A/B | DN150 | GYA—150 | 66. 0 |
冬季要注意閥片的防凍、保證起落靈活。對(duì)安全閥作經(jīng)常性的巡檢、測(cè)量液封高度并根據(jù)季節(jié)變化定期更換、補(bǔ)充液封等是一項(xiàng)必須要做好的日常工作。對(duì)于油封高度許多廠都是依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。
例如將油封高度定位于液壓安全閥內(nèi)高度的1/3～2/3。但依靠經(jīng)驗(yàn)也會(huì)產(chǎn)生不安全問(wèn)題主要體現(xiàn)在加油量不易掌握。加的多罐內(nèi)壓力達(dá)到液壓安全閥的控制壓力時(shí)就不工作；加的少油封很快就會(huì)被吹出來(lái)，空氣進(jìn)入罐內(nèi)油品的質(zhì)量就受到影響，油氣揮發(fā)使得油品損耗加大嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使儲(chǔ)罐超壓而爆裂或因儲(chǔ)罐產(chǎn)生負(fù)壓而被抽癟。為保證儲(chǔ)罐的運(yùn)行安全就必須正確確定液壓安全閥的液封高度。
二、化工液壓安全閥計(jì)算選型分析液封高度的計(jì)算和計(jì)算實(shí)例
1、液壓安全閥的結(jié)構(gòu)示意圖見圖。
2、液封油的選擇
為保證液壓安全閥在較高和較低的溫度下正常工作，閥內(nèi)應(yīng)充入費(fèi)點(diǎn)高、不易揮發(fā)、凝點(diǎn)低的液體作為液封如柴油、低粘度潤(rùn)滑油、甘水溶液和乙二醇等。根據(jù)液封油的特點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)選用25號(hào)變壓器油作為液封油。
3、液壓安全閥的工作過(guò)程
當(dāng)儲(chǔ)罐的氣體空間處于平衡狀態(tài)時(shí)罐內(nèi)壓力與周圍空氣壓力相等，內(nèi)外空間的液封保持在同一液面上見下圖。
當(dāng)罐內(nèi)的氣體空間處于壓力狀態(tài)時(shí)，氣體由內(nèi)環(huán)空間的D1-d將密封液擠入外環(huán)空間D2-D1中。當(dāng)壓力不斷上升時(shí)液位也在不斷變化。當(dāng)內(nèi)環(huán)空間的液位與隔板下緣相對(duì)平衡時(shí)，罐內(nèi)氣體將經(jīng)過(guò)隔板的下緣而逸入大氣見下圖。
當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)，外環(huán)空間的密封液將進(jìn)入內(nèi)環(huán)空間大氣將進(jìn)入罐內(nèi)見下圖。
隔板下緣應(yīng)做成鋸齒形以保證密封液穩(wěn)定流動(dòng)。
根據(jù)流體力學(xué)計(jì)算密封液的液柱高度：
式中hy-密封液的液柱高度；
hz-密封液的真空度；
py-液壓安全閥控制的呼氣壓力；
pz-液壓安全閥控制的吸氣壓力；
y-密封液的容重。
根據(jù)反復(fù)試驗(yàn)得知，在相同的阻力下，氣體通過(guò)充滿密封液的截面積應(yīng)為沒(méi)有液封的通路截面面積的3倍即：
液壓安全閥的盛油直徑可以根據(jù)這樣的關(guān)系來(lái)確定即同體積的液體在內(nèi)環(huán)空間應(yīng)產(chǎn)生hz高的液封，在外環(huán)空間應(yīng)產(chǎn)生hy高的液封，也即受壓時(shí)液壓安全閥在內(nèi)環(huán)壓出的密封液的體積應(yīng)等于液壓安全閥在外環(huán)得到的體積：
4、化工液壓安全閥計(jì)算選型分析計(jì)算實(shí)例
根據(jù)表1給出的數(shù)據(jù)計(jì)算液封高度。py=1961.3Pa,pz=637.4Pa，25號(hào)變壓器油的容重γ≈0.85。將數(shù)據(jù)代入式(1)、式(2)和式(8)中，得到hm=57mm。計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)液壓安全閥的隔板浸入油面的深度為57mm時(shí)才能保證油罐的運(yùn)行安全。
化工液壓安全閥計(jì)算選型分析主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 12243-2005
結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 12221-2005
連接法蘭標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 9113
壓力溫度等級(jí)：GB/T 12224-2005
試驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 13927-2008
四、化工液壓安全閥計(jì)算選型分析主要外形尺寸和連接尺寸及重量
型號(hào) | 規(guī)格 | 安裝尺寸（毫米） | 重量 | ||||||
d | D | D1 | D2 | n-d1 | L | H | |||
GYA-80 | 80 | φ85 | φ185 | φ150 | φ125 | 4-φ18 | 376 | 424 | 38 |
GYA-100 | 100 | φ105 | φ205 | φ170 | φ145 | 4-φ18 | 500 | 605 | 42 |
GYA-150 | 150 | φ148 | φ260 | φ225 | φ200 | 8-φ18 | 650 | 705 | 66 |
GYA-200 | 200 | φ210 | φ315 | φ280 | φ255 | 8-φ18 | 900 | 755 | 97 |
GYA-250 | 250 | φ264 | φ370 | φ335 | φ310 | 12-φ18 | 1050 | 885 | 140 |
三、化工液壓安全閥計(jì)算選型分析在使用液壓安全閥時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題。
1、在計(jì)算隔板浸入深度時(shí)一定要將用水柱高度表示的壓力和真空度換算成密封液的液柱高度hy和hz。
2、如果液壓安全閥操作不當(dāng)密封液極易吹出，如果發(fā)生這種情況應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充密封液，否則油罐和大氣就會(huì)直接相通而大大增加油品的蒸發(fā)損耗，尤其是要特別注意苯罐和二甲苯罐防止造成環(huán)境污染。
3、正確選擇密封液，防止其被吹出。對(duì)于液壓安全閥使用的潤(rùn)滑油必須選用其凝點(diǎn)低于當(dāng)?shù)貧鉁囟植灰讚]發(fā)的油品。
液壓安全閥密封液的加添和更換都依據(jù)上述公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行。實(shí)踐表明給出的公式能準(zhǔn)確地確定油封高度取得了保證儲(chǔ)罐和機(jī)械呼吸閥長(zhǎng)期安全運(yùn)行的效果也為氮封閥長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。
