弹簧安全阀振动原因

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弹簧安全阀振动原因

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-24 8:44:39

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    弹簧安全阀是水电站油压设备的安全保护元件。它的功用是防止油泵及压力油箱过载，当压力超过允许值时，弹簧安全阀能自动打开，将油排入回油箱内。
    许多电站所采用的，如图1所示型式弹簧安全阀。在油泵停机时，由于进油管道内油锤现象的产生，会引起弹簧安全阀短时间的剧烈振动。因进油管道较小，及油泵停机时管道内的压力仍较高，所以油锤产生的力更大，弹簧安全阀振动程度之强烈、噪音之大，令人恐惧，更令人担心危及油压设备安全，如造成紧固件松动和电器元件的失灵等。弹簧安全阀振动问题的处理，是对电站运行环境改善，及保证油压设备安全运行的需要。本文简要介绍弹簧安全阀振动问题的处理情况。

    图1  弹簧安全阀
    1、弹簧安全阀产生振动的原因
    弹簧安全阀在油泵正常停机时产生强烈、短时间的振动原因是：在油泵停机过程中，管道内压力油的慢性运动产生油锤。其振动强度即是冲击波的强度，其振动频率正是冲击波的频率。其振动性质为衰减振幅，其振动全过程，直至油锤冲击波力小于弹簧安全阀开启预调力。
    弹簧安全阀形成振动的过程是：当弹簧安全阀的工作压力按设计要求调节，即调到超过油压设备的工作油压上限值3～4kg/cm2时，排油孔全开。YS-2.5型油压设备工作油压的上限值(额定油压)为25kg/cm2。弹簧安全阀工作压力则调到28～29kg/cm2，排油孔全开。油泵在压力油箱的油压升至额定油压(25kg/cm2)时，油泵停机，即切断电源。这时进油管道之压力已略大于25kg/cm2。由于油泵的停机，进油管道的进口，油泵附近形成低压区，管道内的压力油向低压区倒流，低压区以很快的速度向进油管道中心传递。此时，油泵虽已切断电源，则由于惯性，仍在以很大的递减速度在旋转，趋动油所形成的压力峰也滞后低压区向进油管道中心传递。与此同时，进油管道出口，靠近压力油箱管道内的压力油，在惯性力作用下，仍继续流进压力油箱。当惯性力耗尽，压力油箱的压力高于管道油压，止回阀回复，和止回阀未回复到位，一部分油产生倒流所形成的压力峰与油泵仍在趋动油所形成的压力峰反向，向进油管道中心传递，在进油管道中心某处必然相碰，所形成的双向油锤之压力必定远远超过弹簧安全阀的工作压力(两压力峰相碰之处并不一定在弹簧安全阀处，弹簧安全阀离两压力峰相碰的远近正是弹簧安全阀振动有强弱区别的原因)。双向油锤所形成的巨大压力是一个波峰，使排油腔活塞(图中2)以很大的速度压缩弹簧(图中1)将排油孔全部打开。由于压力峰过后是压力低谷，并且压力峰对弹簧的大幅度压缩，所形成的弹簧弹力也大。排油腔活塞在受到巨大下压力情况之下，快速冲击阀体(图中3)。始而复返，这就是弹簧安全阀形成振动的全过程，反振动强度即是冲击波的强度，其振动频率正是冲击波的频率。
    由于油泵停机后，惯性所要克服的阻力很大，转速的大幅度下降，趋动油形成压力峰的能力越来越小，反压力油箱的止回阀的一开、一关，逐渐趋近全关闭，所形成的压力峰也越来越小，所以振动性质为衰减振幅，其实整个振动过程仅几秒钟。
    2、简单处理，收到良好效果
    上文已分析了弹簧安全阀产生振动的原因是：油锤冲击波的峰谷使排油腔活塞(图中2)的快速上下窜动所形成，因而油锤是不可能消除的。只是如何对油锤压力峰排泄，即将压力峰削平，使进油管道油压趋向于平稳，来减弱振动的强度。其最有效的方法有：使弹簧安全阀的排油孔，在最大压力峰来到前，尽可能较早地打开，使压力峰所产生的压能较早地排泄。根据这个原理，我们对弹簧安全阀排油腔的塔迭量进行了测量，发现有4～5mm。我们仅对排油腔活塞的定位台阶下增设了3mm厚的紫铜垫片，通过这项减少塔迭量的简单尝试，竟收到了良好效果，其振动程度有较大的减弱。
    3、进一步解决弹簧安全阀振动问题的措施和方法
    弹簧安全阀对进油管道内油锤压力峰的排泄，也是对油泵的保护。
    对弹簧安全阀振动问题的解决，或减轻，除上述已介绍，并实践证明采用减小排油腔塔迭量可以收到良好效果外，还根据这个原理，通过结构的少许改进，其效果会更佳，即排油腔活塞的排油腔形状改为倒锥形，则更有利于压力峰的早消压，并有利于压力谷的减压，对压力谷的减压是对返回冲击波的减弱。如果实施这两项关键措施，必将收到更佳的效果。
    有些水电站由于弹簧安全阀的振动问题未得到解决，采用压死的办法，是非常危险的。实际上是取消了这个安全保护元件，不仅在压力信号器失灵时，弹簧安全阀失去了其防止油泵反压力油箱过载的作用，并且在油泵为正常停机情况下，由于进油管道的油锤现象，也使油泵严重过载，这就是油泵容易损坏的重要原因。本文对弹簧安全阀振动这一问题，在理论上作了分析，并对处理的初步经验作了介绍，可提供给有关单位参考。

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