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衛(wèi)生級(jí)全啟式安全計(jì)算書(shū)

  • 發(fā)布日期:2014/9/9      瀏覽次數(shù):1224
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    衛(wèi)生級(jí)全啟式安全計(jì)算書(shū)

    根據(jù)《實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(陸培文主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版,2006年1月第1版) 上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有:減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥保溫閥、低溫閥、球閥截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)閥門(mén)、高壓閥門(mén)、中壓閥門(mén)、低壓閥門(mén)、水力控制閥、真空閥門(mén)、襯膠閥門(mén)、襯氟閥門(mén)。所列安全閥的通用計(jì)算項(xiàng)目如下(表5-39)及安全閥計(jì)算項(xiàng)目:

    通用及計(jì)算項(xiàng)目:

    • 閥體厚度計(jì)算

    2.閥蓋厚度

    3.閥座密封面面上計(jì)算比壓

    4.彈簧理論計(jì)算

    5.安全流道直徑計(jì)算

    6.安全閥額定排量計(jì)算

    本閥門(mén)閥體材質(zhì)采用316L,閥蓋采用304,快裝卡箍采用304,因閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)上沒(méi)有相應(yīng)的材質(zhì),故采用相近的1Cr18Ni9Ti材質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)算。

    一.閥體厚度計(jì)算(表5-168,第1014頁(yè))

    閥體厚度SB=(P*Dn)/(2.3*[σL]-P)+C;

    其中:P為公稱(chēng)壓力,安全閥設(shè)計(jì)公稱(chēng)壓力:0.7Mpa,故P=0.7

          計(jì)算通徑Dn=72.9mm

          許用應(yīng)力[σL]查表3-3(第597),[σL]=92Mpa

          設(shè)計(jì)給定腐蝕余量C為0.5mm

          計(jì)算給果:SB=0.846mm

    閥體薄處設(shè)計(jì)厚度SB:1.65mm

          SB< SB=1.65mm

    故閥體厚度設(shè)計(jì)合理。

    二.閥蓋厚度

        因本安全閥采用的是卡箍連接,其閥蓋等同于快裝盲板,依據(jù)DIN 32675-2009標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于快裝接頭使用工作壓力之規(guī)定:

    Rohraußendurchmesser von 6,35 mm bis 42,4 mm: 2,5 MPa (25 bar); 

    Rohraußendurchmesser von 48,3 mm bis 76,2 mm: 1,6 MPa (16 bar); 

    Rohraußendurchmesser von 85,0 mm bis 219,1 mm: 1,0 MPa (10 bar). 

    本安全閥連接采用85口徑的快裝卡盤(pán)(106),依據(jù)以上所引用標(biāo)準(zhǔn)要求,工作壓力為1.0Mpa,故符合設(shè)計(jì)要求。

    三.3.閥座密封面面上計(jì)算比壓(表5-197,第1115頁(yè))

     

    介質(zhì)壓力為p時(shí)密封面上比壓力:q1=Dm(pS-p)/4b≥qMF

    因設(shè)計(jì)輸入的整定壓力ps=0.7Mpa,

    依據(jù)安全閥密封性能試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定《實(shí)用閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表10-40,安全閥的密封性能試驗(yàn)壓力,為整定壓力的90%,

    故:設(shè)備正常工作壓力:p=0.63Mpa,

    關(guān)閉件密封面平均直徑:DM=32.16mm(設(shè)計(jì)給定)

    關(guān)閉件密封面寬度:=1.3mm           (設(shè)計(jì)給定)

    密封面必需壓力: qMF=(0.4+0.6PN)/   (表3-13,662頁(yè))

    =1.3mm(設(shè)計(jì)給定)

    PN:取1.0Mpa

    計(jì)算結(jié)果:=2.77Mpa

    密封面比壓力:q1= Dm(pS-p)/4b =4.33 Mpa,

    驗(yàn)算結(jié)果:q1=4.33≥qMF =2.77, 故密封設(shè)計(jì)合格。

    四.彈簧理論計(jì)算( <彈簧直接載荷式安全閥彈簧計(jì)算>,中國(guó)特種設(shè)備安全第25卷第11期,第5頁(yè)。)

       本安全閥為全啟式安全閥故:

    • 剛度λ=[(Pd-PS)A+0.1PdA1]/h

    =[(0.721-0.7)*811.9+0.1*0.721*3637.9]/8.04

    = 34.7N/mm,

    取剛度:35N/mm

         整定壓力:Ps=0.7Mpa

         排放壓力:Pd=Ps*1.03=0.721Mpa

         介質(zhì)作用面積:A=3.14*(Dm2)/4=3.14*32.162=811.9mm2

            閥瓣開(kāi)啟后受介質(zhì)作用面積增加部分:A1=3.14*(Dw2+Dm2)/4=3637 .9mm2

            本全啟式安全閥反沖盤(pán)外徑按:Dw=2.0D=61.2;取Dw=60mm

          密封面中徑:Dm=32.16mm,

          閥瓣開(kāi)啟高度:h=D/4=32.16/4=8.04mm

     

         鋼絲計(jì)算直徑:d=1.6=6.3mm

    故鋼絲直徑:d=6.0mm

     =3.14*Dm2*PS/4+λh=3.14*32.162*0.7/4+35*8.04=849N

         本安全閥采用與密封面中徑相同的彈簧中徑:即彈簧中徑:D2=32

         假設(shè)彈簧絲徑:d=6

         彈簧:C=32/6=5.333

         彈簧彎曲系數(shù):K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C=1.288

         ]=0.35σb=0.35*1079=377.7Mpa

    • 彈簧工作圈數(shù):n=(71000*d4)/(8*D23λ)=(71000*6.04)/(8*323*35)=10.0

    故彈簧工作圈數(shù):n=10圈

    • 彈簧實(shí)際剛度:λ=(71000*d4)/(8*D23*10)=35.1N/mm.
    • 計(jì)算彈簧節(jié)距:

    極限負(fù)荷:Pj=(πd3τj)/(8KD2)=( 3.14*6.03*485)/(8*1.288*32)=998N.

    工作極限剪應(yīng)力:τj=0.45σb=1079*0.45=485Mpa.

    極限負(fù)荷下變型量:Fj= Pj/λ=998/35.1=28.4mm.

    單圈極限變形量:fj= Fj/n=28.4/10=2.84mm.

    間距:δ≈fj,取3.5

    節(jié)距:t=δ+d=3.5+6.0=9.5.

    自由度度:H0=nt+1.5d=104mm.

    工作極限負(fù)荷下變形量:Fj=nδ=10*3.5=35mm.

    工作極限負(fù)荷:Pj=λFj=35.1*35=1228.5N.

    大工作負(fù)荷:P2=P2y+λh=(3.14*Dm2pd1)/4+34.5*8.04=625+277=902N.

    大工作負(fù)荷下變形量: F2= P2/λ=902/35.1=25.6mm.

    小工作負(fù)荷:P1=(3.14*Dm2pd)/4=3.14*32.162*0.7/4=568N

    小工作負(fù)荷下變形量:F1= P1/λ=568/35.1=16.2mm

    大工作負(fù)荷高度:H2= H0-F2=104-25.6=78.4mm

    小工作負(fù)荷高度:H2= H0-F1=104-16.2=87.8mm

    彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度:L=3.14*D2*n1/cosa=3.14*32*10/0.9958=1009mm

    彈簧螺旋角:a=arctan(t/D2)= arctan(9.5/(3.14*32))=5.41

    細(xì)長(zhǎng)比:b=H0/D2=3.25<3.7,故符合使用要求。

    安全閥彈簧參數(shù):

    規(guī)格:φ6.0x32x104,有效圈數(shù):10,總?cè)?shù):12,節(jié)距:9.5mm,小變形量:16.2mm,小負(fù)荷:568N,大變形量:25.8N,大負(fù)荷:902N,極限變形量:35mm,極限負(fù)荷:1228.5N,剛度:35.1N/mm,螺旋角:5.41度.

    五.閥座流道直徑(表5-190,第1107頁(yè))

    理論閥座流道直徑: d0=29.86mm,

    因密封材質(zhì)特殊為配合采購(gòu),選用d2=30.6mm的流道直徑。

    流道面積:A=Wr/(5.25*Kdr *pdr*Ksh)=2400/(5.25*0.75*0.87*1)=700.6mm2

       排量:Wr=2400kg/hr,(設(shè)計(jì)輸入)

    額定排放系數(shù):Kdr=0.75(選定)

         額定壓力排放系數(shù):pdr=1.1ps+0.1=1.1*0.7+0.1=0.87

         整定壓力:Ps=0.7Mpa

         過(guò)熱修正系數(shù):Ksh=1.0(查表:5-192,第1108頁(yè))

    六.實(shí)際安全閥額定排量計(jì)算(表5-190,第1107頁(yè))

    衛(wèi)生級(jí)安全閥,它的安全設(shè)計(jì)使得它能保護(hù)設(shè)備,所以它安裝在排放壓力的回路,對(duì)管路、泵、裝置、儲(chǔ)罐等起安全保護(hù)作用。
    衛(wèi)生級(jí)安全閥廣泛應(yīng)用于食品、飲料、乳制品、制藥、啤酒等行業(yè)。衛(wèi)生級(jí)安全閥在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí),衛(wèi)生級(jí)安全閥打開(kāi),將系統(tǒng)中的一部分氣體/流體排入大氣/管道外,使系統(tǒng)壓力不超過(guò)允許值,從而保證系統(tǒng)不因壓力過(guò)高而發(fā)生事故。安全閥結(jié)構(gòu)主要有兩大類(lèi):彈簧式和杠桿式。彈簧式是指閥瓣與閥座的密封靠彈簧的作用力。杠桿式是靠杠桿和重錘的作用力。隨著大容量的需要,又有一種脈沖式安全閥,也稱(chēng)為先導(dǎo)式安全閥,由主安全閥和輔助閥組成。當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定壓力值時(shí),輔助閥先開(kāi)啟,介質(zhì)沿著導(dǎo)管進(jìn)入主安全閥,并將主安全閥打開(kāi),使增高的介質(zhì)壓力降低。
    安全閥的排放量決定于閥座的口徑與閥瓣的開(kāi)啟高度,也可分為兩種:微啟式開(kāi)啟高度是閥座內(nèi)徑的(1/15)~(1/20),全啟式是(1/3)~(1/4)。
    此外,隨著使用要求的不同,有封閉式和不封閉式。封閉式即排出的介質(zhì)不外泄,全部沿著規(guī)定的出口排出,一般用于有毒和有腐蝕性的介質(zhì)。不封閉式一般用于無(wú)毒或無(wú)腐蝕性的介質(zhì)。
    安全閥額定排量: Wr=5.25*Kdr*A*pdr*Ksh=5.25*0.75*735*0.87*1=2518kg/hr

           流道面積:A=3.14D02/4=3.14*30.62/4=735mm2

         額定排放系數(shù):Kdr=0.75

         額定壓力排放系數(shù):pdr=1.1ps+0.1=1.1*0.7+0.1=0.87

         整定壓力:Ps=0.7Mpa

         過(guò)熱修正系數(shù):Ksh=1.0(查表:5-192,第1108頁(yè))

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