穩(wěn)壓器彈簧式閥瓣在啟閉過程中可能發(fā)生喘振現(xiàn)象，對閥門的安全性和疲勞壽命產(chǎn)生很大的影響。利用流場分析得到的流體介質(zhì)作用力作為邊界條件，通過數(shù)值計(jì)算，揭示了喘振的作用規(guī)律以及彈簧剛度對喘振的影響，確定了避免喘振發(fā)生的彈簧剛度。

　　1、概述

　　安全閥廣泛用于核電站壓力容器和壓力管路系統(tǒng)中，目前最常用的是彈簧直接載荷式安全閥。其原理是閥瓣在彈簧力的作用下與閥座形成密封，當(dāng)閥瓣下方的內(nèi)部流體壓力產(chǎn)生的升力超過閥瓣上方的彈簧力時(shí)，閥瓣自動開啟，排氣泄壓。然而在排氣過程中，彈簧力和流體力大小均與閥瓣位置有關(guān)。其中，彈簧力、流體阻力和閥瓣慣性力分別是閥瓣位移及其時(shí)間一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，閥瓣的瞬態(tài)受力是非線性的。這些相互耦合的因素，會存在不同的空間與時(shí)間響應(yīng)，從而造成閥瓣受力、速度和位移具有明顯的瞬態(tài)特征，在一定情況下閥瓣會產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動，從而導(dǎo)致排氣的不穩(wěn)定和機(jī)械的振動，形成“喘振”。喘振會對安全閥的安全性造成很大的影響。本文研究通過流場計(jì)算得出流體力與閥瓣開度的關(guān)系，并以此作為邊界條件分析了安全閥的喘振規(guī)律，并研究了影響安全閥喘振的因素及減小喘振的方法。

　　2、數(shù)值分析方法及原理

　　穩(wěn)壓器彈簧式安全閥喘振的發(fā)生與蒸汽排放時(shí)整個(gè)管路系統(tǒng)(圖1) 流體介質(zhì)的瞬態(tài)過程相關(guān)。

圖1 穩(wěn)壓器安全閥喘振分析管路

　　管內(nèi)流體介質(zhì)沿著流動方向( l 方向) 的非恒定流運(yùn)動方程為

　　3、結(jié)語

　　通過對某型號穩(wěn)壓器安全閥的流場分析和數(shù)值計(jì)算，確定了安全閥開啟壓力為17.6MPa，背壓為3.43MPa，彈簧剛度為1.62 ×10⁶N/m 的工況下，彈簧剛度較大，安全閥會出現(xiàn)喘振，閥瓣出現(xiàn)打開、關(guān)閉的交替動作，安全閥進(jìn)出口壓差、蒸汽排量出現(xiàn)大幅波動。當(dāng)降低彈簧剛度至6 ×10⁵N /m，但維持原有的預(yù)緊力時(shí)，喘振現(xiàn)象逐漸減弱，閥瓣最后趨于穩(wěn)定開度，但仍無法克服彈簧力而未達(dá)到全開。進(jìn)一步降低彈簧剛度至4 ×10⁵N/m 時(shí)，閥瓣能夠達(dá)到全開，喘振現(xiàn)象消失。由此可見，彈簧剛度對喘振的發(fā)生影響很大，選取合適的彈簧剛度，可以防止喘振發(fā)生。