船用海水安全閥的介紹

安全閥是壓力容器、壓力管道上使用最為廣泛 的一種安全裝置。在船舶動力裝置海水系統(tǒng)中, 為 了防止系統(tǒng)壓力超過允許的極限值, 確保系統(tǒng)的安 全運行, 設置了彈簧直接作用式安全閥。在使用過 程中, 這類安全閥出現(xiàn)了泄漏、腐蝕和可靠性等問 題, 不能滿足使用要求, 因此對其進行了改進。

船用海水安全閥主體材料一般采用ZCu16Si14 Ⅰ或ZCuAl10Fe3 , 這些材料在實際使用環(huán)境條件 下抗腐蝕的能力比較差。當閥門外表面接觸艙底水 和污水等有雜質(zhì)的介質(zhì)時, 容易受到腐蝕。而彈簧 直接作用式安全閥的整定值和回座壓力調(diào)整不方 便, 在回座壓力低于系統(tǒng)正常工作壓力時, 對系統(tǒng) 工作的可靠性、安全性造成不利影響。

根據(jù)閥門存在的問題, 確定從閥門的材料和結(jié)構(gòu)上進行改進:
1、材料選擇
(1) 閥體材料 由于安全閥閥體選用的鑄造銅合金抗腐蝕能力較差, 造成介質(zhì)沿密封邊界泄漏。因此將安全閥的 所有零部件(除了墊片、緊固件和彈簧外) 材料都 更換為HDR (一種雙相不銹鋼) 。HDR 抗氯離子 腐蝕性能和抗應力腐蝕性能優(yōu)良, 具有較好的耐海 水沖刷腐蝕(管子流速可達7m/ s 以上) 和較強的 耐砂侵蝕性能, 其良好的焊接、冷彎等綜合加工性 能是艦船海水管路系統(tǒng)的首選材料。
(2) 密封面材料 為了提高閥門的密封性能, 閥門的閥瓣和閥座 密封面均采用堆焊鈷基硬質(zhì)合金的方式(圖1) 。 使密封面有足夠的剛度和強度, 當系統(tǒng)中沒有介質(zhì) 壓力時, 能承受彈簧產(chǎn)生的巨大比壓力。而且鈷基 硬質(zhì)合金具有良好的機械性能及磨削和研磨性能。且 彈性變形能力也較好, 能承受閥瓣回座時的沖擊。
(3) 彈簧材料 海水安全閥用彈簧需要滿足穩(wěn)定性、強度及耐 海水腐蝕的要求, 因此在改進設計時, 選用In2 conel 作為適用海水介質(zhì)的微啟式安全閥的彈簧材 料。在制作彈簧時, 通過時效處理和強壓處理, 使 其具有穩(wěn)定的彈性和強度, 保證了安全閥動作的重 復性。
2、結(jié)構(gòu)改進
船用海水安全閥工作環(huán)境較差, 因此對于其密 封性和抗振性要求較高。為了保證安全閥對于外界 的嚴格隔離, 在閥體和閥蓋連接處、閥蓋和保護罩 連接處設置了墊片, 而且閥蓋和保護罩在連接部位 以外的部位都采用封閉狀態(tài)。這樣使整個安全閥除 了進口和排放口以外, 沒有使介質(zhì)外泄的部位。
為了提高安全閥的抗振性能, 除了為安全閥配 置了必須的彈簧和彈簧座, 還配置了合理的密封面 定位系統(tǒng)。即用整體閥桿貫穿整個彈簧內(nèi) 部, 彈簧兩端用彈簧座對夾。閥桿的上端外套調(diào)整 螺桿, 調(diào)整螺桿具有調(diào)整彈簧的預壓縮量, 協(xié)助彈 簧和其他部件使閥門在低于整定壓力時保持關(guān)閉狀態(tài)。而且通過其內(nèi)圓柱面與閥桿上端的間隙配合, 對閥桿上端有很好的導向作用。閥桿下端是球形的 堆焊硬質(zhì)層, 與閥瓣錐面(或球面) 相配合, 不但 保證了閥桿上端能在調(diào)整螺桿內(nèi)圓柱面內(nèi)部順滑移 動, 而且當閥體傾斜或受到振動而使得閥桿中心線 偏離密封面中心線時, 可以通過球面與錐面(球 面) 的接觸, 自動校正, 使閥桿中心線與密封面中 心線重新重合。保證閥桿對密封面的作用力始終處 于中心位置, 從而使密封面各處的受力都比較均 勻。在閥瓣外圍設置了導向套, 使閥瓣只能沿著垂 直于密封面的圓柱面內(nèi)運動。
在多個零件的相互制約和作用下, 安全閥在振 動和傾斜的情況下仍然能夠達到較好的密封效果。 同時也有利于閥門準確地開啟、穩(wěn)定地排放和及時 的回座, 使安全閥具有良好的抗振能力。除此之 外, 在安全閥的閥座上設置了調(diào)節(jié)圈, 使 其能夠較好的調(diào)節(jié)回座壓力。

改進的海水安全閥采用新的結(jié)構(gòu)形式, 更換了 閥體、彈簧及密封面材料, 經(jīng)過冷態(tài)和熱態(tài)試驗, 其性能滿足了使用要求, 解決了原安全閥使用中存 在的問題。

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