CN114738523B - 一种可调式安全阀及其压力调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调式安全阀及其压力调节方法，属于阀门技术领域。解决的是解决了弹簧安全阀整定压力不可调问题。包括安全阀、控制柜、主蒸汽管道、压力变送器、第一气源管和第二气源管，所述压力变送器安装在主蒸汽管道上，安全阀与主蒸汽管道连接，压力变送器与控制柜连接，控制柜通过第一气源管和第二气源管与差动双作用式气动装置连接，差动双作用式气动装置与安全阀建立安装。实现安全阀整定压力的变化调节，使得安全阀的整定压力满足系统不同负荷的需要。

Description

一种可调式安全阀及其压力调节方法

技术领域

本发明涉及一种安全阀及其压力调节方法，属于阀门技术领域。

背景技术

在锅炉或者汽轮机滑压启动及低负荷运行过程中，汽包及主蒸汽管道的压力不是一个固定数值的情况下，为了保证此时锅炉或者汽轮机的正常运转，需要安全阀的整定压力具有可调性。目前，国内锅炉机组的保护一般都是设置常规的弹簧安全阀，弹簧安全阀的整定压力一般出厂固定，无法调节；安全阀到达用户手中，在当地锅检所校验之后，安装在锅炉的汽包和主蒸汽管道上，阀门的整定压力是固定数值，无法对安全阀的整定压力变更。而锅炉或者汽轮机在启动、冲转、低负荷运行的情况下，要求安全阀进行大尺度的调整，保证在特定条件下，系统不能超压，此时要求安全阀能够依据锅炉或者汽轮机的滑压变化而变化，而常规的安全阀无法满足该功能。

因此，亟需提出一种可调式安全阀及其压力调节方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明研发解决的是解决了弹簧安全阀整定压力不可调问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种可调式安全阀，包括安全阀、控制柜、主蒸汽管道、压力变送器、第一气源管和第二气源管，所述压力变送器安装在主蒸汽管道上，安全阀与主蒸汽管道连接，压力变送器与控制柜连接，控制柜通过第一气源管和第二气源管与差动双作用式气动装置连接，差动双作用式气动装置与安全阀建立安装。

优选的：述差动双作用式气动装置包括气缸体、第一活塞、第二活塞、弹簧、上盖、第一接头、第二接头和活塞杆，所述气缸体内顺次同轴心装入第一活塞、活塞杆、弹簧、第二活塞，气缸体的侧壁设置有与第一活塞下部空腔连通的第一接头，气缸体的上部设置有上盖，上盖上设置有与第二活塞上部空腔连通的第二接头，第一气源管与第一接头连接，第二气源管与第二接头连接。

优选的：所述气缸体内具有凸型内腔，所述气缸体、第一活塞的下部均加工有通孔，第一活塞的下部与气缸体的凸型内腔下部内壁之间设置有密封圈，第一活塞的上部与气缸体的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈，第一活塞的外侧壁与气缸体的内侧壁形成下部压力腔，所述活塞杆的下部顺次穿过第一活塞、气缸体下部的通孔，活塞杆的上部套装有弹簧，第二活塞的下部设置在第一活塞内，第二活塞的上部与气缸体的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈，第二活塞的上部外壁、气缸体的内壁和上盖的内部形成上部压力腔，所述弹簧的两端顶住第二活塞、第一活塞，第一接头与下部压力腔连接，第二接头与上部压力腔连接。

优选的：所述安全阀包括支架、螺栓、螺母、阀杆和安全阀壳体，安全阀壳体上通过螺栓设置有支架，螺母拧紧在螺栓上，安全阀壳体的中部具有阀杆，阀杆与差动双作用式气动装置的活塞杆连接，支架的上部与气缸体的下部连接。

优选的：控制柜型号为HVCAV0001。

一种可调式安全阀的压力调节方法，包括以下步骤：

步骤一：通过压力变送器检测主蒸汽管道内压力，控制柜接收信号；

步骤二：控制柜控制第一气源管、第二气源管的压缩空气通过第一接头、第二接头分别进入到差动双作用式气动装置的下部压力腔、上部压力腔，利用第一活塞的水平承压面积小于第二活塞的水平承压面积，使第一活塞、第二活塞、弹簧、活塞杆成为一个整体，实现竖直方向的运动。

优选的：所述步骤二中，第一活塞、第二活塞、弹簧、活塞杆成为一个整体向下运动，可调式安全阀的整定压力增加；第一活塞、第二活塞、弹簧、活塞杆成为一个整体向上运动，可调式安全阀的整定压力减小；同时可以强制安全阀关闭，保证安全阀密封性能，消除安全阀频跳和震颤问题。

优选的：所述步骤一中，在控制柜失效时，第一气源管、第二气源管没有压缩空气，第一活塞和第二活塞在弹簧的作用下直接脱开，使活塞杆处于自由状态，安全阀处于自由状态，安全阀单独作用。

本发明具有以下有益效果：

1.本装置排放系数大、密封性好、维护简便，可以根据控制系统的要求，对安全阀进行有效控制，以实现安全阀整定压力的变化调节，使得安全阀的整定压力满足系统不同负荷的需要；

2.本装置的控制柜接收主蒸汽管道的压力变送器的压力信号，在控制柜内把压力信号转换为电信号，之后通过电信号控制差动双作用式气动装置的进气量，达到控制第一活塞、第二活塞、弹簧、活塞杆整体上下运动的目的，从而实现安全阀整定压力的改变；

3.本装置在控制柜的功能失效时，通过弹簧自动开启实现安全阀的应急超压保护功能。

附图说明

图1是可调式安全阀结构控制示意图；

图2是差动双作用式气动装置的结构示意图；

图3是安全阀的结构示意图；

图中1-安全阀，2-控制柜，3-主蒸汽管道，4-压力变送器，5-第一气源管，6-第二气源管，7-气缸体，8-第一活塞，9-第二活塞，10-弹簧，11-密封圈，12-上盖，13-第一接头，14-第二接头，15-活塞杆，17-支架，18-螺栓，19-螺母，20-阀杆，21-安全阀壳体，22-差动双作用式气动装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种可调式安全阀，包括安全阀1、控制柜2、主蒸汽管道3、压力变送器4、第一气源管5、第二气源管6和差动双作用式气动装置22，所述压力变送器4安装在主蒸汽管道3上，安全阀1的入口与主蒸汽管道3连接，压力变送器4与控制柜2连接，控制柜2通过第一气源管5和第二气源管6与差动双作用式气动装置22连接，差动双作用式气动装置22与安全阀1建立安装，所述差动双作用式气动装置22包括气缸体7、第一活塞8、第二活塞9、弹簧10、上盖12、第一接头13、第二接头14和活塞杆15，所述气缸体7内顺次同轴心装入第一活塞8、活塞杆15、弹簧10、第二活塞9，气缸体7的侧壁设置有与第一活塞8下部空腔连通的第一接头13，气缸体7的上部设置有上盖12，上盖12上设置有与第二活塞9上部空腔连通的第二接头14，第一气源管5与第一接头13连接，第二气源管6与第二接头14连接，通过控制柜2接收压力变送器4压力反馈信号，控制差动双作用式气动装置22实现安全阀1的整定压力的调整，使安全阀的整定压力变成可调，增宽了安全阀的整定压力范围，提高了安全阀的密封性能，消除了安全阀的频跳和震颤，同时保留了安全阀的排放系数大等特点。

具体实施方式二：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种可调式安全阀，包括安全阀1、控制柜2、主蒸汽管道3、压力变送器4、第一气源管5、第二气源管6和差动双作用式气动装置22，所述压力变送器4安装在主蒸汽管道3上，安全阀1与主蒸汽管道3连接，压力变送器4与控制柜2连接，控制柜2通过第一气源管5和第二气源管6与差动双作用式气动装置22连接，差动双作用式气动装置22与安全阀1建立安装，所述差动双作用式气动装置22包括气缸体7、第一活塞8、第二活塞9、弹簧10、上盖12、第一接头13、第二接头14和活塞杆15，所述气缸体7内顺次同轴心装入第一活塞8、活塞杆15、弹簧10、第二活塞9，气缸体7的侧壁设置有与第一活塞8下部空腔连通的第一接头13，气缸体7的上部设置有上盖12，上盖12上设置有与第二活塞9上部空腔连通的第二接头14，第一气源管5与第一接头13连接，第二气源管6与第二接头14连接，所述气缸体7内具有凸型内腔，所述气缸体7、第一活塞8的下部均加工有通孔，第一活塞8的下部与气缸体7的凸型内腔下部内壁之间设置有密封圈11，第一活塞8的上部与气缸体7的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈11，第一活塞8的外侧壁与气缸体7的内侧壁形成下部压力腔，所述活塞杆15的下部顺次穿过第一活塞8、气缸体7下部的通孔，活塞杆15的上部套装有弹簧10，第二活塞9的下部设置在第一活塞8内，第二活塞9的上部与气缸体7的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈11，第二活塞9的上部外壁、气缸体7的内壁和上盖12的内部形成上部压力腔，所述弹簧10的两端顶住第二活塞9、第一活塞8，第一接头13与下部压力腔连接，第二接头14与上部压力腔连接，所述安全阀1为弹簧安全阀，保留了安全阀的弹簧作用式结构，具有弹簧式安全阀排放系数大、密封性好、维护简便的优点，在此基础上，本装置可以根据控制系统的要求，对安全阀1进行有效控制，以实现安全阀1整定压力的变化调节，使得安全阀的整定压力满足系统不同负荷的需要；同时利用智能控制功能，提高了阀门的密封性和动作精确性。

具体实施方式三：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种可调式安全阀，包括安全阀1、控制柜2、主蒸汽管道3、压力变送器4、第一气源管5、第二气源管6和差动双作用式气动装置22，所述压力变送器4安装在主蒸汽管道3上，安全阀1与主蒸汽管道3连接，压力变送器4与控制柜2连接，控制柜2通过第一气源管5和第二气源管6与差动双作用式气动装置22连接，差动双作用式气动装置22与安全阀1建立安装，所述差动双作用式气动装置22包括气缸体7、第一活塞8、第二活塞9、弹簧10、上盖12、第一接头13、第二接头14和活塞杆15，所述气缸体7内顺次同轴心装入第一活塞8、活塞杆15、弹簧10、第二活塞9，气缸体7的侧壁设置有与第一活塞8下部空腔连通的第一接头13，气缸体7的上部设置有上盖12，上盖12上设置有与第二活塞9上部空腔连通的第二接头14，第一气源管5与第一接头13连接，第二气源管6与第二接头14连接，所述气缸体7内具有凸型内腔，所述气缸体7、第一活塞8的下部均加工有通孔，第一活塞8的下部与气缸体7的凸型内腔下部内壁之间设置有密封圈11，第一活塞8的上部与气缸体7的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈11，第一活塞8的外侧壁与气缸体7的内侧壁形成下部压力腔，所述活塞杆15的下部顺次穿过第一活塞8、气缸体7下部的通孔，活塞杆15的上部套装有弹簧10，第二活塞9的下部设置在第一活塞8内，第二活塞9的上部与气缸体7的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈11，第二活塞9的上部外壁、气缸体7的内壁和上盖12的内部形成上部压力腔，所述弹簧10的两端顶住第二活塞9、第一活塞8，第一接头13与下部压力腔连接，第二接头14与上部压力腔连接，所述安全阀1包括支架17、螺栓18、螺母19、阀杆20和安全阀壳体21，安全阀壳体21上通过螺栓18设置有支架17，螺母19拧紧在螺栓18上，安全阀壳体21的中部具有阀杆20，阀杆20与差动双作用式气动装置22的活塞杆15连接，支架17的上部与气缸体7的下部连接，控制柜2型号为HVCAV0001，控制柜设有按钮，通过按钮可设置系统所需要安全阀的整定压力，控制柜时时接收压力变送器的信号，然后进行计算，控制第一气源管5和第二气源管6的气源压力；第一气源管5的压力小，第二气源管6的压力大，便于控制上部压力腔与下部压力腔内的压强。

具体实施方式四：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种可调式安全阀的压力调节方法，包括以下步骤：

步骤一：通过压力变送器4检测主蒸汽管道3内压力，控制柜2接收信号；在控制柜失效时，第一气源管5、第二气源管6没有压缩空气，第一活塞8和第二活塞9在弹簧10的作用下直接脱开，使活塞杆15处于自由状态，安全阀1处于自由状态，不受第一活塞8和第二活塞9摩擦力的影响，安全阀1单独作用。

步骤二：控制柜2控制第一气源管5、第二气源管6的压缩空气通过第一接头13、第二接头14分别进入到差动双作用式气动装置22的下部压力腔、上部压力腔，利用第一活塞8的水平承压面积小于第二活塞9的水平承压面积、第一气源管5与第二气源管6的压力差异，使第一活塞8、第二活塞9、弹簧10、活塞杆15成为一个整体，实现竖直方向的运动，第一活塞8、第二活塞9、弹簧10、活塞杆15成为一个整体向下运动，可调式安全阀的整定压力增加，第一活塞8、第二活塞9、弹簧10、活塞杆15成为一个整体向上运动，可调式安全阀的整定压力减小，做到改变安全阀1整定压力，强制安全阀1起跳，同时可以强制安全阀关闭，保证安全阀密封性能，消除安全阀频跳和震颤等问题。

安全阀在频跳是指安全阀阀瓣快速异常地来回运动，运动中阀瓣与阀座接触，主要是介质作用力与弹簧作用力之间相差不大，使安全阀一会儿开启，一会儿关闭，动作迅速，容易造成安全阀的损伤；

通过差动双作用式装置的附加作用力，强制安全阀处于开启状态或者关闭状态，避免频跳现象的发生；

安全阀在震颤是指安全阀阀瓣快速异常地来回运动，运动中阀瓣不与阀座接触，主要是介质作用力与弹簧作用力之间相差不大，使安全阀一会儿要开启，一会儿要关闭，使安全阀处于关闭和开启之间的状态，容易造成安全阀的损伤；

通过差动双作用式装置的附加作用力，强制安全阀处于开启状态或者关闭状态，避免震颤现象的发生。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可调式安全阀，其特征在于：包括安全阀（1）、控制柜（2）、主蒸汽管道（3）、压力变送器（4）、第一气源管（5）、第二气源管（6）和差动双作用式气动装置（22），所述压力变送器（4）安装在主蒸汽管道（3）上，安全阀（1）与主蒸汽管道（3）连接，压力变送器（4）与控制柜（2）连接，控制柜（2）通过第一气源管（5）和第二气源管（6）与差动双作用式气动装置（22）连接，差动双作用式气动装置（22）与安全阀（1）建立安装；

所述差动双作用式气动装置（22）包括气缸体（7）、第一活塞（8）、第二活塞（9）、弹簧（10）、上盖（12）、第一接头（13）、第二接头（14）和活塞杆（15），所述气缸体（7）内顺次同轴心装入第一活塞（8）、活塞杆（15）、弹簧（10）、第二活塞（9），气缸体（7）的侧壁设置有与第一活塞（8）下部空腔连通的第一接头（13），气缸体（7）的上部设置有上盖（12），上盖（12）上设置有与第二活塞（9）上部空腔连通的第二接头（14），第一气源管（5）与第一接头（13）连接，第二气源管（6）与第二接头（14）连接；

所述气缸体（7）内具有凸型内腔，所述气缸体（7）、第一活塞（8）的下部均加工有通孔，第一活塞（8）的下部与气缸体（7）的凸型内腔下部内壁之间设置有密封圈（11），第一活塞（8）的上部与气缸体（7）的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈（11），第一活塞（8）的外侧壁与气缸体（7）的内侧壁形成下部压力腔，所述活塞杆（15）的下部顺次穿过第一活塞（8）、气缸体（7）下部的通孔，活塞杆（15）的上部套装有弹簧（10），第二活塞（9）的下部设置在第一活塞（8）内，第二活塞（9）的上部与气缸体（7）的凸型内腔上部内壁之间设置有密封圈（11），第二活塞（9）的上部外壁、气缸体（7）的内壁和上盖（12）的内部形成上部压力腔，所述弹簧（10）的两端顶住第二活塞（9）、第一活塞（8），第一接头（13）与下部压力腔连接，第二接头（14）与上部压力腔连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调式安全阀，其特征在于：所述安全阀（1）包括支架（17）、螺栓（18）、螺母（19）、阀杆（20）和安全阀壳体（21），安全阀壳体（21）上通过螺栓（18）设置有支架（17），螺母（19）拧紧在螺栓（18）上，安全阀壳体（21）的中部具有阀杆（20），阀杆（20）与差动双作用式气动装置（22）的活塞杆（15）连接，支架（17）的上部与气缸体（7）的下部连接。

3.根据权利要求1所述的一种可调式安全阀，其特征在于：控制柜（2）型号为HVCAV0001。

4.一种可调式安全阀的压力调节方法，其特征在于：采用权利要求1-3任一项可调式安全阀，包括以下步骤：

步骤一：通过压力变送器（4）检测主蒸汽管道（3）内压力，控制柜（2）接收信号；

步骤二：控制柜（2）控制第一气源管（5）、第二气源管（6）的压缩空气通过第一接头（13）、第二接头（14）分别进入到差动双作用式气动装置（22）的下部压力腔、上部压力腔，利用第一活塞（8）的水平承压面积小于第二活塞（9）的水平承压面积，使第一活塞（8）、第二活塞（9）、弹簧（10）、活塞杆（15）成为一个整体，实现竖直方向的运动。

5.根据权利要求4所述的一种可调式安全阀的压力调节方法，其特征在于：所述步骤二中，第一活塞（8）、第二活塞（9）、弹簧（10）、活塞杆（15）成为一个整体向下运动，可调式安全阀的整定压力增加；第一活塞（8）、第二活塞（9）、弹簧（10）、活塞杆（15）成为一个整体向上运动，可调式安全阀的整定压力减小；同时可以强制安全阀关闭，保证安全阀密封性能，消除安全阀频跳和震颤问题。

6.根据权利要求4所述的一种可调式安全阀的压力调节方法，其特征在于：所述步骤一中，在控制柜失效时，第一气源管（5）、第二气源管（6）没有压缩空气，第一活塞（8）和第二活塞（9）在弹簧（10）的作用下直接脱开，使活塞杆（15）处于自由状态，安全阀（1）处于自由状态，安全阀（1）单独作用。

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