如何讓安全閥和安全之間畫上“=”

　　所謂安全閥就是基于設備、人員的安全因素而設置的閥門，通常對設備的使用、壽命和操作工的安全起到較好的保護作用。目前溢流閥、防爆閥是我們液壓系統中zui常見的安全閥.小文謹以此聊述在工程實踐中安全閥的使用與注意事項，希望對初學者能有一點幫助。
 

　　安全閥在液壓系統中主要起著過載保護作用，在鋼廠設備中zui為常見。如在步進爐系統中升降液壓缸在負載慣性的作用下。會產生很高的背壓。筆者2009年在浙江某鋼廠發現，該廠的一套步進爐液壓系統中升降缸損壞頻繁，基本上每年更換兩只，現象多為缸體發脹成鼓型，液壓缸安裝地腳和地基有松動，也伴有液壓缸前后法蘭安裝螺釘斷裂現象；使用中有時會出現下降時振動，還有就是液壓管件連接處漏油頻繁等現象。經多方研究和反復計算，液壓缸本身沒有問題，試驗壓力、壁厚、螺栓等級都符合相關標準，機械機構應該也沒有問題，液壓元件或選型上，甚至在回路原理上是否有問題，尚很難確認。

　　現在我們看一下該回路的原理，如圖1所示，在該回路中升降缸負載上行，下行時基本靠自重，所以加設了平衡閥使下降時盡量平穩，下降速度由比例閥控制；平移缸中為避免可能的外負載或誤操作。加設A/B腔安全閥。
 

　　以升降缸為例，供油壓力一般為13MPa。平衡閥功用為回油節流型(實際使用中，平衡閥控制口孔徑一般控制在Φ0.8～1.2mm)，下降時先快速820L/min，后減少為270L/min。由于負載大和周期頻率的要求，必須盡量快速動作和減少斜坡時間，這樣形成了在快速轉慢速的瞬間.會形成相對較大的液壓沖擊。這種流量沖擊可能會是系統中原來附在管壁等處的渣質掉落以及濾網中的渣質再次分離出來，當然還有可能的是原本系統清潔度就很差的情況。所有的這些，都可能導致平衡閥反應延時或不動作，直接的后果就是形成升降缸大腔峰值壓力F?。假設安全閥的開啟壓力zui低臨界為13.OMPa，此時缸端面的瞬間力為F?。
 

　　p?=p+p?=13+13=26MPa
 

　　S=¼лD²=227cm²
 

　　F?=p?S=227x260=590kN
 

　　式中:
 

　　p——供油壓力；
 

　　p?——安全閥的開啟壓力；
 

　　p?——安全閥的實際開啟壓力；
 

　　s——液壓缸活塞面積。
 

　　在此計算中未考慮液壓缸負載下降的加速度影響和特殊情況下的突然減速(比如誤操作或斷電)，僅上面的粗陋計算就可以看出在此回路中。背壓其實很大，這就是造成沖擊、液壓缸變形、螺釘斷裂、地基松動的zui主要原因。

　　根據上面分析，用戶zui終采用增加過渡塊的辦法實現如圖2所示的液壓回路,系統按相關要求重新作清潔保證工作后，設定安全閥壓力14.0MPa(安全閥壓力設定一般為zui高工作壓力的3%～5%)，通過這樣的小整改，到目前已近兩年，用戶再未反映有液壓缸變形、地基松動的現象，升降明顯平穩，同時這樣的改動并沒有影響到設備正常的運轉周期要求，漏油機率也明顯下降。關于安全閥設定方法與設定要求請參閱制造商的產品說明書或相關的設備維修與管理書籍，這里不作闡述。
 

　　近年來，由于資源緊張和市場的需求，不少鋼鐵企業都有增加電弧爐/精煉爐，以及舊設備的技術和人性化改造。在這些改造中zui重要的就是基于安全考慮，在傾爐液壓缸和電極升降液壓缸上加設防爆閥，一種就是加設管式連接的防爆閥，結構如圖3所示，還有一種就是比較傳統的在油口處加設液控單向閥。由于不少計者和使用者在選型設計時沒有考慮負載自重加速度和液壓缸動作時zui大瞬間速度，只是根據周期計算出流量參數來選型，導致不少現場調試、使用中出現防爆閥在正常工作時關閉現象。應該說，防爆閥是有使用壽命的，它的壽命以關閉次數計算，而不是以投入使用時間計算。在設備調試使用中關閉次數越多.對液壓閥、管件、主機設備的影響越大?？紤]實際使用情況，一般有兩種選擇：減掉防爆閥或改為傳統的液控單向閥。

　　在使用液控單向閥防爆(保壓)的回路中同樣要考慮液壓缸下行時zui快速度對于控制油壓力的影響，一般不建議采用A/B腔相互控制的方式，而是另設單獨回路控制控制油的給定，以保證液控單向閥不會時關時開(液壓缸振動、爬行)。
 

　　液壓系統的有效性設計與科學性設計的問題就擺在我們面前。認真、全面了解主機設備使用工況，有效保障生產的順利進行、設備的性能及參數穩定、操作人員的生命安全是液壓設計者zui起碼的準則。