如何让安全阀和安全之间画上“=”

　　所谓安全阀就是基于设备、人员的安全因素而设置的阀门，通常对设备的使用、寿命和操作工的安全起到较好的保护作用。目前溢流阀、防爆阀是我们液压系统中zui常见的安全阀.小文谨以此聊述在工程实践中安全阀的使用与注意事项，希望对初学者能有一点帮助。
 

　　安全阀在液压系统中主要起着过载保护作用，在钢厂设备中zui为常见。如在步进炉系统中升降液压缸在负载惯性的作用下。会产生很高的背压。笔者2009年在浙江某钢厂发现，该厂的一套步进炉液压系统中升降缸损坏频繁，基本上每年更换两只，现象多为缸体发胀成鼓型，液压缸安装地脚和地基有松动，也伴有液压缸前后法兰安装螺钉断裂现象；使用中有时会出现下降时振动，还有就是液压管件连接处漏油频繁等现象。经多方研究和反复计算，液压缸本身没有问题，试验压力、壁厚、螺栓等级都符合相关标准，机械机构应该也没有问题，液压元件或选型上，甚至在回路原理上是否有问题，尚很难确认。

　　现在我们看一下该回路的原理，如图1所示，在该回路中升降缸负载上行，下行时基本靠自重，所以加设了平衡阀使下降时尽量平稳，下降速度由比例阀控制；平移缸中为避免可能的外负载或误操作。加设A/B腔安全阀。
 

　　以升降缸为例，供油压力一般为13MPa。平衡阀功用为回油节流型(实际使用中，平衡阀控制口孔径一般控制在Φ0.8～1.2mm)，下降时先快速820L/min，后减少为270L/min。由于负载大和周期频率的要求，必须尽量快速动作和减少斜坡时间，这样形成了在快速转慢速的瞬间.会形成相对较大的液压冲击。这种流量冲击可能会是系统中原来附在管壁等处的渣质掉落以及滤网中的渣质再次分离出来，当然还有可能的是原本系统清洁度就很差的情况。所有的这些，都可能导致平衡阀反应延时或不动作，直接的后果就是形成升降缸大腔峰值压力F?。假设安全阀的开启压力zui低临界为13.OMPa，此时缸端面的瞬间力为F?。
 

　　p?=p+p?=13+13=26MPa
 

　　S=¼лD²=227cm²
 

　　F?=p?S=227x260=590kN
 

　　式中:
 

　　p——供油压力；
 

　　p?——安全阀的开启压力；
 

　　p?——安全阀的实际开启压力；
 

　　s——液压缸活塞面积。
 

　　在此计算中未考虑液压缸负载下降的加速度影响和特殊情况下的突然减速(比如误操作或断电)，仅上面的粗陋计算就可以看出在此回路中。背压其实很大，这就是造成冲击、液压缸变形、螺钉断裂、地基松动的zui主要原因。

　　根据上面分析，用户zui终采用增加过渡块的办法实现如图2所示的液压回路,系统按相关要求重新作清洁保证工作后，设定安全阀压力14.0MPa(安全阀压力设定一般为zui高工作压力的3%～5%)，通过这样的小整改，到目前已近两年，用户再未反映有液压缸变形、地基松动的现象，升降明显平稳，同时这样的改动并没有影响到设备正常的运转周期要求，漏油机率也明显下降。关于安全阀设定方法与设定要求请参阅制造商的产品说明书或相关的设备维修与管理书籍，这里不作阐述。
 

　　近年来，由于资源紧张和市场的需求，不少钢铁企业都有增加电弧炉/精炼炉，以及旧设备的技术和人性化改造。在这些改造中zui重要的就是基于安全考虑，在倾炉液压缸和电极升降液压缸上加设防爆阀，一种就是加设管式连接的防爆阀，结构如图3所示，还有一种就是比较传统的在油口处加设液控单向阀。由于不少计者和使用者在选型设计时没有考虑负载自重加速度和液压缸动作时zui大瞬间速度，只是根据周期计算出流量参数来选型，导致不少现场调试、使用中出现防爆阀在正常工作时关闭现象。应该说，防爆阀是有使用寿命的，它的寿命以关闭次数计算，而不是以投入使用时间计算。在设备调试使用中关闭次数越多.对液压阀、管件、主机设备的影响越大。考虑实际使用情况，一般有两种选择：减掉防爆阀或改为传统的液控单向阀。

　　在使用液控单向阀防爆(保压)的回路中同样要考虑液压缸下行时zui快速度对于控制油压力的影响，一般不建议采用A/B腔相互控制的方式，而是另设单独回路控制控制油的给定，以保证液控单向阀不会时关时开(液压缸振动、爬行)。
 

　　液压系统的有效性设计与科学性设计的问题就摆在我们面前。认真、全面了解主机设备使用工况，有效保障生产的顺利进行、设备的性能及参数稳定、操作人员的生命安全是液压设计者zui起码的准则。