大流量安全阀设计
安全阀的设计
第一章设计依据、原则和安全要求1第一节设计依据一设计标准安全阀相关标准是安全阀设计的基本依据。
国标中安全阀的设计要求如下：1 安全阀适用于清洁、不含固体颗粒、粘度低的介质。
2 安全阀不能单独用于压力快速增长的场合。
3 安全阀不宜单独用于阀座与阀瓣密封面可能被介质粘连或介质可能生成晶体的场合，但可以将爆破片安全装置串联在安全阀入口侧组合使用。
4 安全阀的型式通常采用弹簧直接载荷式安全阀，阀型有全启式和微启式。
全启式安全阀适用于泄放体、蒸汽及液化气介质，微启式安全阀一般适用于泄放液体介质.5 用于液体的安全阀公称通径至少为15mm。
6 安全阀整定压力偏差不应超过±3%整定压力±0。
015MPa的较大值。
7装有安全阀时，容器的设计压力按以下步骤确定：(a）根据容器的工作压力p w,确定安全阀的整定压力p z ,一般取p z=（1.05~1。
1）p w;当p z＜0。
18MPa 时,可适当提高p z 相对于p w 的比值；(b）取容器的设计压力p 等于或稍大于整定压力p z，即p≥p z。
8安全阀相关技术要求应符合GB/T 12241(GB 150.1—2010).在表2-1 中列出了国内和国外相关的安全阀标准.表1—1 安全阀的相关标准2二 动作性能指标(1)用于气体介质安全阀见表2—2注：下表中: ps —整定压力;p-工作压力；do —流道直径表2-2 用于气体介质安全阀动作性能指标：3第二节设计原则1．基本原则（1）设计的产品必须满足用户实际使用的所有要求。
（2）保证实际使用的前提下，所设计的产品应是最经济的（如选型、用材等方面）。
（3）如何使安全阀的综合性能达到标准是设计人员的首先原则.（4）尽可能多地对设计产品作型式试验，以获取性能参数作为设计依据。
（5)正确设计弹簧的刚度，以便内部零件结构的匹配更合理，设计的产品便于装拆和维修.（6)有较长的使用寿命（包括维修后的寿命）。
安全阀配管设计规定
安全阀配管设计规定安全阀是压力容器及其管路中防止超压的一种安全保护装置，其安装和配管设计对人员生命及财产安全具有紧要意义。
本文将认真介绍安全阀配管设计规定，包括选择安全阀的类型、安装位置、支管数量及其位置、管道直径、阀门选用、超压保护与监测等方面。
一、选择安全阀的类型安全阀的类型有很多种，一般依照作用原理可分为弹簧式、重量式、气动式、液力式、撞击式、旋转式等等。
依据不同的场合和要求，选择合适的安全阀是特别紧要的。
1.弹簧式安全阀一般适用于中低压汽、气体及蒸汽等介质，具有灵敏牢靠、结构简单等特点。
2.重量式安全阀适用于高压大流量的情况，因其结构繁琐，不便于安装和维护，所以应尽量避开使用。
3.气动式安全阀适用于对介质的流量、压力有肯定的要求，但能耗较大，维护困难。
4.液力式安全阀仅适用于特别场合，因其结构多而杂，维护不便。
因此，在选择安全阀类型的时候，应依据介质性质、介质流量、压力、温度、使用场合等因素进行综合考虑。
二、安装位置安全阀的安装位置应尽量选在有人工便于监视和进行维护的位置，必需保证其操作部位触碰不到容器壁，应避开在管道上方安装。
并确保在管道安装时，与焊接接头之间应保留充足的空间（最好在阀门下方），以便进行维护和更换。
三、支管数量及其位置安全阀的支管数量及其位置，应依据实际情况选择。
一般情况下，管道上的支管数量要求不超过两支，并要求其间距不小于1.5倍的阀门口径。
支管的位置应在管道直线段上，阻力不大且介质流速适中。
四、管道直径安全阀和管道的连接方式和管道直径应依据实际情况而定。
连接方式有异型接头、法兰连接和焊接连接。
在炼油、化工、石油和天然气输送等行业，一般要求安全阀与管道的连接采纳法兰连接。
管道直径的选择应考虑介质流量、压力、温度和管道长度等因素，依据相关标准进行计算。
在计算管径时，应依照所用安全阀的流量系数确定，以避开管径过小或过大，从而影响阀的正常使用。
五、阀门选用阀门选用是安全阀的紧要构成部分，由于它能直接影响安全阀的性能和牢靠性。
大流量安全阀静、动态特性的仿真研究
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水力系统中安全阀的选择与设计指南
水力系统中安全阀的选择与设计指南水力系统中安全阀的选择与设计是确保系统运行安全和稳定的重要环节。
安全阀在水力系统中起着关键的作用，能够确保系统在超过设计压力时正常放散压力，防止设备的过载和损坏，同时保护人员和环境的安全。
因此，在水力系统设计和选择过程中，正确选择和设计安全阀是至关重要的。
1. 安全阀的选择（1）了解系统特点：在选择安全阀之前，首先需要了解水力系统的特点，包括压力范围、流量要求、工作温度等。
这些参数将影响安全阀的选择。
（2）确定设计压力差：设计压力差指的是安全阀的启闭压差。
一般情况下，启闭压差越大，安全阀的流量和有效压力范围就越大。
因此，需要根据系统的特点和需求，确定合适的设计压力差。
（3）选择合适的安全阀类型：根据系统的特点和需求，选择合适的安全阀类型。
常用的安全阀类型有弹簧式安全阀、气压式安全阀和液压式安全阀等。
弹簧式安全阀适用于低压和小流量系统，气压式安全阀适用于高压和大流量系统，液压式安全阀适用于高压和超大流量系统。
（4）计算安全阀流量：根据系统的流量要求和设计压力差，计算安全阀的流量。
这可以通过使用相关的流量公式和规范来进行计算。
2. 安全阀的设计指南（1）确定安全阀的启闭压差：安全阀的启闭压差是根据系统需求和安全阀类型来确定的。
一般来说，启闭压差越大，安全阀的流量范围越大，但过大的启闭压差可能会影响安全阀的精度和可靠性。
因此，在设计过程中，需要根据系统需求和安全阀类型，确定合适的启闭压差。
（2）选择合适的阀座材料：阀座材料的选择对安全阀的性能和寿命起着重要的作用。
根据系统的工作温度、流体性质和压力要求，选择合适的阀座材料。
常用的阀座材料有铜合金、不锈钢和镍合金等。
（3）确定安全阀的放散流量：安全阀的放散流量取决于系统的流量要求和设计压力范围。
根据流体特性、系统容量和流量计算公式，确定安全阀的放散流量。
确保放散流量大于系统的最大流量，以确保安全阀可以正常放散超过设计压力的流体。
安全阀计算与选型
安全阀计算与选型安全阀是一种重要的安全装置，用于保护设备和系统免受过高压力的损坏。
安全阀计算与选型是安装和运行安全阀之前必须进行的一项任务，以下是关于安全阀计算与选型的详细介绍。
1.安全阀计算安全阀的计算是为了确定安全阀的工作参数，确保其能够在额定条件下正常工作。
主要的计算参数包括：-流量：根据设备或系统的最大流量及规定的安全系数，计算出安全阀的额定流量。
一般采用公式：Q=K*A*√Δp，其中Q为流量，K为流量系数，A为阀门流通面积，Δp为安全阀入口和出口端的压力差。
-座密封面积：座密封面积的选择取决于流量和压力，应使其能够满足流量要求同时提供足够的座密封力。
-开启压力：根据设备或系统的最大工作压力，确定安全阀的开启压力。
开启压力一般取最大工作压力的110%到120%之间。
-排气面积：为了能够及时排除流体，减少因压力波动引起的危险，需要确定安全阀的排气面积。
-安全系数：确定安全阀的工作压力和流量时，都需要考虑安全系数。
一般来说，安全阀的开启压力应该小于工作压力的110%到120%，流量应有一定的安全系数。
2.安全阀选型安全阀的选型是根据计算结果和实际需求，在市场上选择合适的安全阀产品。
选择安全阀时需要考虑以下几个方面：-压力等级：根据设备或系统的工作压力范围选择相应的安全阀压力等级。
安全阀的压力等级应大于工作压力，以保证其可靠性和安全性。
-阀体材质：根据介质的性质和工作条件选择安全阀的阀体材质。
一般常见的材质包括铜合金、不锈钢、铸铁等。
-阀门类型：根据介质性质和工作条件选择阀门类型，包括弹簧式安全阀、先导式安全阀、座式安全阀等。
其中，先导式安全阀适用于高压差和高流量条件下。
-排气方式：根据工作要求和排气条件选择安全阀的排气方式，有侧排气、顶排气等。
-产品质量和认证：选择具备高质量和可靠性的安全阀产品，最好选择符合国际或行业相关认证标准的产品。
3.详细设计和安装在安全阀计算和选型完成后，需要进行详细的设计和安装。
安全阀设置规定
安全阀设置规定安全阀是一种紧急保护设备，能够在压力系统中发生异常时自动打开，使压力得到释放，以防止系统发生危险事故。
因此，安全阀的设置非常重要。
安全阀的作用安全阀是一种压力释放装置，其主要作用是保护压力容器、压力管路或其他压力系统防止超压而导致破裂、爆炸等危险情况的发生。
当系统中压力超过设定值时，安全阀将自动打开，释放压力，从而保护系统和设备的安全。
安全阀也是除压力表以外的另一个重要压力检测工具。
安全阀的设计和设置安全阀的设计和设置需要考虑很多因素，如压力容器的最大工作压力、工作温度、流量和介质性质等。
根据《压力容器安全技术监察规程》中的规定，安全阀的设计和选型必须满足以下要求：1.整个系统应足以保证安全阀的能力完全利用，并且在故障情况下也能够正常工作。
2.安全阀的通道应该经过考虑，使虽然在安全阀关闭的情况下，通道中也不会形成任何积存。
3.在因故障引起的压力上升和超压的情况下，安全阀必须能够稳定可靠地工作。
4.安全阀应该是能够具备耐腐蚀、耐磨损和耐高温等特点的材料所制成的。
5.在调整安全阀时，应当对其每一项性能力进行检查，以确保其符合国家标准。
通过以上规定可以看出，安全阀在设计和设置时需要严格遵循国家规定，以保证其安全性和可靠性。
安全阀的设置参数安全阀设置参数的选择需要根据压力容器和管路所在的位置以及设备所处的工况等因素进行权衡。
以下是安全阀设置参数的具体介绍：1. 设计压力安全阀的设计压力是指压力容器可以承担的最大工作压力。
根据国家标准要求，安全阀的设计压力应该总是小于容器的允许工作压力，通常是容器工作压力的110%~120%。
设计压力是安全阀设置的重要参数，对于压力容器的安全运行具有重要作用。
2. 排放能力安全阀的排放能力是指安全阀在规定的排放条件下可以排放的气体或液体的能力。
在安全阀的选择和设置中，排放能力也是非常重要的参数之一。
排放能力越大，安全阀作用的范围就越广泛。
3. 设计温度安全阀的设计温度是指安全阀在工作过程中所能承受的最高温度，也是安全阀选型时需要考虑的重要参数。
安全阀的设计及选型
安全阀的设计及选型安全阀是一种安全保护装置，用于控制和调节容器内压力，以避免容器因过压而发生破裂事故。
在工业生产中，安全阀的设计和选型对于保障设备和人员的安全至关重要。
下面将从设计要求、选型依据和安全阀的类型等方面进行详细介绍。
一、设计要求：1.安全阀的设计要满足国家标准和相关法规的要求，并获得相应的认证和检验。
2.安全阀的承受压力、流量和温度等参数要符合容器和工艺流程的要求。
3.安全阀的结构要合理，可靠性要高，工作稳定，响应迅速，具备自调节功能。
4.安全阀要方便安装、调节和维护，具备可靠的密封性能和防腐蚀能力。
二、选型依据：1.容器的工作压力和设计压力：安全阀的承受压力必须大于或等于容器的工作压力，并考虑到容器的设计压力，以确保安全阀在任何工作条件下都能正常开启。
2.流体性质和流量要求：安全阀的流量要满足制定的标准和容器的工艺要求。
流体性质可以影响安全阀的材料选择和工作参数的设定。
3.温度要求：安全阀的材料选择要能够耐受容器内的高温，并确保在高温条件下仍然能正常工作。
4.安全阀的响应时间：不同的工艺要求对响应时间有着不同的要求，选型时需要根据具体工艺要求进行选择。
5.安全阀的材料和密封性能：安全阀的材料要和容器内介质相适应，同时要具备良好的密封性能，以确保逃逸的气体不会造成安全隐患。
三、安全阀的类型：1.弹簧式安全阀：通过弹簧预先设定压力值，当容器内压力超过设定值时，弹簧会弹起，释放压力，实现减压。
2.阳平衡安全阀：利用阀盖上的阳平衡活塞来平衡容器内部和外部的压力，当容器内压力超过设定值时，活塞会自动打开，释放压力。
3.超静态安全阀：适用于需要非常高精度的流量调节和控制的场合，能够在高压差下实现稳定的流量调节。
4.调压安全阀：适用于需要同时进行压力调节和安全防护的场合，通过调整安全阀的调压装置，达到设定的压力值。
四、安全阀的选型及注意事项：1.根据容器的工作压力和设计压力，选择合适的承压范围和额定流量的安全阀。
安全阀的设计及选型
定期对安全阀进行检查，确保其正常工作， 无泄漏、堵塞等现象。
清洁与润滑
定期对安全阀进行清洁和润滑，保持其良好 的工作状态。
更换密封件
密封件是安全阀的重要部件，需要定期更换 ，确保其密封性能。
校验与调试
定期对安全阀进行校验和调试，确保其性能 参数符合设计要求。
常见问题及解决方案
泄漏
检查密封件是否老化或损坏，如 需更换密封件；检查安全阀的安 装是否符合要求，如有问题进行
详细描述
在化工行业中，安全阀被广泛应用于各种设备和管道系统中，以防止介质超压 。由于化工介质具有腐蚀性、易燃易爆等特点，对安全阀的要求较高，需要具 备可靠的密封性能、快速响应和稳定排放等特点。
石油天然气行业应用
总结词
高压、高温、高风险
详细描述
石油天然气行业中，安全阀主要用于井口、管道、储罐等设备，以防止介质泄漏 和超压事故。由于石油天然气具有高压、高温、高风险等特点，安全阀需要具备 更高的耐压、耐温、耐腐蚀性能，以确保设备和人员的安全。
度等参数。
选择类型
根据使用环境和工况，选择适 合的安全阀类型，如弹簧式安 全阀、自力式安全阀等。
设计计算
根据安全阀的工作原理和相关 标准，进行设计计算，确定主 要零部件的尺寸和规格。
绘制图纸
根据设计计算结果，绘制安全 阀的装配图和零件图。
设计参数
工作压力
安全阀在正常工作条件 下所承受的压力。
工作温度
管道参数
阀门性能要求
根据管道的直径、连接方式等参数，选择 合适接口尺寸和连接方式的安全阀。
根据工艺安全、设备保护等要求，选择具 有适当开启压力、排放能力、密封性能等 性能的安全阀。
选型步骤
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目录前言（或引言） (3)1．安全阀 (4)1.1安全阀的基本特征 (4)1.1.1安全阀的定义 (4)1.2 安全阀的工作原理及分类 (5)1.2.1安全阀的工作原理 (5)1.2.2安全阀分类及结构 (5)1.3安全阀的优缺点 (7)1.3.1安全阀的特点 (7)1.3.2柱塞式安全阀 (7)1.3.3平面式安全阀 (7)2.安全阀的设计 (8)2.1安全阀的结构设计 (8)2.2 参数计算 (8)2.2.1安全阀的的关闭压力，开启压力和排放压力 (8)2.2.2卡套尺寸 (8)2.2.3压力损失 (10)2.2.4弹簧的选择 (11)2.2.5阀芯的设计 (16)2.2.6密封的设计 (17)2.2.7螺纹的设计 (20)2.2.8 阻尼器的设计 (23)3.安全阀的建模 (29)3.1 安全阀的数学模型 (29)3.2 流过阻尼孔的流量方程 (31)3.3流过小阻尼孔的流量方程线 (31)3.4.阀腔及柱腔的流量连续方程 (31)3.5.立柱活塞的受力平衡方程 (32)4.安全阀的仿真 (33)4.1 仿真的概念 (33)4.2 计算机仿真 (33)4.3 仿真的作用 (33)1（页面底端居右）4.4 仿真算法 (34)4.5计算机仿真的一般过程 (34)4.6 Simulink 简介 (35)4.7安全阀的Simulink仿真 (36)5 结论 (40)附录A （左顶格，黑体二号、西文A等为Times New Roman） (43)2（页面底端居右）前言（或引言）在地下煤炭的综合机械化开采中，常常由于顶板冲击使液压支架遭受破坏。
尤其是在坚硬难冒顶板条件下，除了采取提高支架强度，顶板注水软化和强制放顶等措施外，更为有效的办法是将液压支架设计成抗冲击型的，液压支架的抗冲击性能主要取决于立柱的抗冲击性能，对其进行特殊设计，并在其上面配置大流量安全阀，蓄能器以及其它一些元件，构成液压支架的抗冲击保护装置，其系统原理如图所示。
图1 抗冲击保护装置系统原理Fig.1 shock resistance protecting device system principle有关液压支架抗冲击保护装置的研究，早在七十年代，国外象原西德和捷克等国都已取得许多成果，并已获得多项专利权。
而我国只是近几年才开始研究，尽管在实际应用中也已取得许多问题，有待进一步加以解决。
本文将对抗冲击保护装置的大流量安全阀进行设计。
3（页面底端居右）在顶板塌落的条件下,液压支架往往受到冲击载荷的作用,液压支架必须具有与这种顶板相适应的工作阻力特性,这要求支架除了具有必要的高强度和高工作阻力外,还特别需要具有承受冲击载荷和快速卸载让压的动态性能。
在这类顶板条件下的液压支架上配置以大流量安全阀为核心的抗冲击保护装置,是有效抑制顶板冲击对支架的破坏,提高煤炭生产安全可靠程度的有效途径。
大流量安全阀工作状态表现为瞬变过程,其特点是反映灵敏、流量大。
当出现冲击载荷时,大流量安全阀可以在几毫秒内开启并排走相当大的流量,把冲击载荷迅速降到支架可以承受的范围内,在冲击载荷过后,能够立即关闭,以限制降柱。
因此大流量安全阀的动态性能是能否实现有效冲击过载保护的关键所在。
在设计抗冲击保护装置时应注意几个问题：1.立柱应采用活柱充液式结构；2.在立柱内靠近冲击源处应设置大流量安全阀；3.普通安全阀应避免采用集中控制方式；4.大流量安全阀与普通安全阀之间应闭锁5.在活柱内装设蓄能器液压支架抗冲击保护装置从结构上看似简单，但其工作条件极其复杂和特殊，要想设计出适应各种条件，性能优良的装置十分困难，因此它不是简单的静态设计所能解决的，而需要整个装置连同相关部分作为一个整体系统，对其进行动态设计。
以下是对大流量安全阀的设计：1．安全阀本章重点在于对大流量安全阀的基本特征进行分析，研究不同类型各自的特点，进一步研究安全阀工作机理，，最后分析各种安全阀的优缺点。
1.1安全阀的基本特征1.1.1安全阀的定义安全阀(safety valve)：安全阀类的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的。
安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内4（页面底端居右）介质压力超过规定数值。
安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。
1.2 安全阀的工作原理及分类1.2.1安全阀的工作原理安全阀从开始开启到排放以及从全开又回到关闭的整个过程中,随阀瓣开启高度的变化,弹簧载荷的大小亦在不断变化,也就是说,弹簧载荷力是随阀瓣开启高度的变化而变化。
根据阀瓣所承受载荷力的变化,安全阀的整个动作过程可以分为四个阶段来描述。
(1)密封状态安全阀在正常工作情况下,阀瓣上所承受的弹簧力等于或大于介质力与密封力之和。
即Q2≥Q1+Q3,Q1为介质力,Q2为弹簧力,Q3为密封力,见图1所示。
图1 弹簧式安全阀受力示意图当弹簧力与介质力之差等于或大于阀瓣与阀座密封面之间的密封力时,这个力在密封面上所产生的比压力,保证了阀门的密封性,因而此时的安全阀处于密封状态。
(2)泄漏状态当被保护系统中介质压力因某种原因升高而达到某一数值时,使弹簧力与介质力之差小于密封力。
即Q2-Q1<Q3。
此时,阀瓣密封面上的密封力和比压力随之减小,破坏了原先的密封状态。
因而安全阀开始泄漏(又称前泄)。
(3)开启和排放状态随着被保护系统介质压力的继续升高,介质力亦不断增大。
当介质力增加到大于弹簧力,即Q1>Q2时,安全阀的阀瓣开始上升并达到某一可测的高度;介质开始呈连续的气流排出;此时阀的状态称为开启;阀前压力称为开启压力。
当介质压力进一步增大到某一数值时,阀瓣完全打开,并达到额定的开启高度,这时阀的状态称为排放;阀前压力称为排放压力。
(4)回座状态随着安全阀的排放,系统内多余的介质被排出,介质压力开始逐渐下降,介质力也随之减小。
当弹簧力与介质力之差大于密封力即Q2-Q1>Q3并达到某一规定值时,阀瓣在弹簧力推动下,自动关闭,介质停止排出。
这时的状态称回座;阀前压力称为回座压力。
随后,被保护系统又恢复正常工作压力,安全阀亦恢复到第一阶段的密封状态。
1.2.2安全阀分类及结构安全阀分类有以下三种:(1)按工作原理分类(a)直接作用式,是直接用机械载荷如重锤，杠杆加重锤或弹簧来克服由阀瓣下介质压力所5（页面底端居右）产生作用力的安全阀。
这种安全阀具有反应敏捷、结构简单、紧凑等优点。
重锤式安全阀施加载荷力的重锤直接作用在阀瓣上。
当介质力小于重锤力时,阀为关闭状态,当介质力大于重锤力时,阀呈开启状态,当介质力与重锤力平衡时,阀保持原状态。
其特点是结构简单,制造方便,但对振动较敏感,不适用于运动系统,而且其载荷力不随开启高度而变化,因此回座性能差。
(b)带动力辅助装置式,该安全阀借助一个动力辅助装置,可以在低于正常的开启压力下开启。
(c)间接作用式,又称先导式,即依靠从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀,见图9。
这种安全阀通常是由主阀与辅助装置组成,当系统超压时,先是辅助装置动作,而主安全阀则是在辅助装置所排出的介质力作用下而开启。
其特点是主阀口径的大小不受弹簧加工的限制,而且又可依靠介质自身压力达到密封效果做成“自密封型”,故具有良好的密封性。
但工作可靠性不如直接作用式,并有动作延迟现象以及结构复杂,加工成本高,安装尺寸大等缺点,因此,大都使用于高压流量或有变动背压等场合。
(2)按阀瓣开启高度分类(a)全启式。
这种安全阀其阀瓣开启高度等于或大于阀座喉部直径的 ,具有动作敏捷、排放量大等特点,因此被广泛应用于气体介质的系统上。
(b)微启式。
这种安全阀其阀瓣开启高度为阀座喉部直径的1/20～1/40,在开启与回座过程中阀瓣无突跳和突关动作,系统中的压力不会由此而引起剧烈的波动,因而适用于液体介质的系统中。
(3)按结构不同分类(a)封闭弹簧式安全阀,。
一般易燃易爆或有毒介质应选用封闭式,而蒸汽或惰性气体等可选用不封闭式。
(b)带扳手安全阀。
扳手的作用主要是检查阀瓣的灵活程度,有时也可用作紧急泄压用。
(c)带散热片的安全阀。
这种安全阀在其阀体和弹簧盖之间设置若干散热片,有的结构还设有使弹簧腔与高温介质隔离的特制轴套,可以防止介质直接冲刷弹簧,并降低弹簧腔室的温度,以防止因弹簧温升过高而影响阀门的动作与密封性能,介质温度大于300℃时应选用带散热片的安全阀。
(d)波纹管安全阀。
这种安全阀的结构特点是在阀瓣与中法兰挡板之间焊有金属波纹管。
其主要作用有二种,一是用于平衡附加背压对阀门开启压力的影响,二是可使用在腐蚀性6（页面底端居右）介质场合。
波纹管的内外腔室是处于密封隔离状态,其外腔室与排放介质相通,而内腔室则与弹簧相通。
因而,当安全阀排放时,能有效地防止腐蚀性介质冲刷弹簧与外溢。
1.3安全阀的优缺点1.3.1安全阀的特点安全阀是受压设备或管路上作为超压保护的装置,当系统压力升高到超过允许值时,阀门开启,全量排放泄压,以防止压力继续升高,当压力降低到规定值时,阀门及时关闭,从而保护系统的安全运行。
所以安全阀的选型及计算是否正确直接关系到设备乃至人身的安全。
1.3.2柱塞式安全阀液压支架中超过额定压力的液体，推动柱塞移动，柱塞的溢流孔通过“O”形圈以后，超高压的液体从孔中喷出卸压，卸到额定压力时，弹簧将柱塞推回原位。
缺点：1.“O”形圈易被煤粒拉伤，导致密封渗漏，抗煤粒性差，寿命低。
2.阀的开，闭灵敏度差3.要求精度高，加工困难，检修困难1.3.3平面式安全阀液压支架中超过额定压力的液体，推动密封件与导向体移动，因此密封件的表面与阀座的密封面离开，超高压的液体从离缝中喷出卸压，卸到额定压力时，弹簧将密封件与导向体推回原位。
而且具有以下缺点：1.扯断强度低，不耐冲刷2.属于单级密封，阀的起落高度不能开大，开大后密封被冲刷变形或被冲走。
7（页面底端居右）2.安全阀的设计本章将在前一章研究安全阀的基础上，进行安全阀的结构设计及参数计算。
2.1安全阀的结构设计图2.1 阀的开启状态Fig.2.1 The valve opening state1.阀结构主要由卡套，阀芯，挡环，弹簧，阀壳，阀套，调压杆组成；2.阀芯采用差动式结构，可承受更大的开启压力；3.阀芯与调压杆形成阻尼结构，可减小自振频率，有效的吸收冲击能量；2.2 参数计算2.2.1安全阀的的关闭压力，开启压力和排放压力管路工作压力(P)：32MPa关闭压力(-0.3~-0.1P):22.4~28.8MPa开启压力(+0.1~+0.3P):35.2~42.6MPa排放压力(+0.25P):40MPa2.2.2卡套尺寸8（页面底端居右）（页面底端居右） 9图2.2 卡套结构Fig.2.2 Card cover structure采用标准系列，设计给定流通直径d 0=20mm ，流道面积A=314mm （图2.2）则公称通径DN=25mm;M 为M42×2(mm);d 的基本尺寸为0.40.334mm ++;d 1为37mm;d 2为39mm;h 的基本尺寸为0.5012mm +; b 为5mm;C 为2mm;（页面底端居右） 10 2.2.3压力损失图2.3Fig.2.3图2.4Fig.2.4局部压力损失：22v p gg ξρ∆=•（2—1） 式中：v ——液体流动速度，一般指局部阻力下游处的速度；ρ——液体密度；g ——重力加速度；max max 0max 1()F F F λλ=-=——局部阻力系数，该系数的值一般需通过实验来确定； p ∆——局部压力损失；安全阀排量设计给定为320l/min（页面底端居右）112220.014(34.7)[()1]10.030.0082p MPa ∆=-⨯⨯=2210.008(106.2)0.5[1()]10.020.0202p MPa ∆=⨯-⨯⨯=120.0532p p p MPaMPa ∆=∆+∆=局部压力损失可忽略不记2.2.4弹簧的选择图2.5 压缩弹簧 Fig.2.5 Compress spring计算阀芯所受力F2231[(0.010)(0.004)]8.410F P N ππ=⨯-⨯=⨯; 2232[(0.009)(0.004)] 6.510F P N ππ=⨯-⨯=⨯; 312 1.910F F F N =-=⨯⑴.选择材料和确定许用应力根据弹簧所受载荷特性及要求选择材料为60Si2MnWA ，强度高，弹性好 许用应力[]τ可根据标准取按II 类载荷的弹簧考虑： 其中许用应力[]0.4760B MPa τσ==;切变模量G=80000MPa; 弹性模量E=200000MPa;（页面底端居右）12 硬度范围47~52HRC; 使用温度-40~250℃ ⑵.选择旋绕比根据表初步选取旋绕比C=6； ⑶.计算钢丝直径 计算钢丝直径的公式为1.6[]KFCd τ≥ （2—2）所受为动载荷，则410.6151.2544C K C C-=+=- 则d=6.9根据表选取d=7mm; ⑷.确定弹簧有效圈数n图2.6 圆柱螺旋压缩弹簧特性曲线Fig.2.6 Column helix compression spring characteristic property curve 最大变形量max λ，根据图2.6，max max 0max 1/()F F F λλ=- （2—3）（页面底端居右）13故2arctan[/()]arctan[14/(42)] 6.3P D φππ==⨯= 弹簧的有效工作圈数n33max max /(8)80000739/(824006)6n Gd F C λ==⨯⨯⨯⨯=取两端支撑圈26742D Cd mm ==⨯=23n = 故总圈数129n n n =+= (5).弹簧的几何尺寸计算 中径 26742D Cd mm ==⨯= 外径 249D D d mm =+= 内径 1235D D d mm =-=节距 max 1.1/ 1.1733/514.2P d n mm λ=⨯+=⨯+= 圆整 14P mm =轴向间隙 1477P d mm δ=-=-=自由高度 02(0.5)614(30.5)7101.5H np n d mm =+-=⨯+-⨯= 螺旋升角 2arctan[/()]arctan[14/(42)] 6.3P D φππ==⨯= 极限变形量 00/b H D =lim max 1.25 1.253948.75mm λλ==⨯= (6).弹簧的验算图2.7 圆柱螺旋压缩弹簧的应力分析Fig.2.7 Column helix compression spring strain analysis图2.8圆柱螺旋压缩弹簧的受力（1）Fig.2.8 Column helix compression spring accepting strenuously(1)图2.9 圆柱螺旋压缩弹簧的受力（2）Fig.2.9 Column helix compression spring accepting strenuously(2)1.弹簧的稳定性计算14（页面底端居右）（页面底端居右）15压缩弹簧的高径比00/b H D =比较大，当载荷F 达到一定值，就会发生较大的侧向弯曲，丧失稳定。