安全閥背壓平衡結構的選用以及排量計算問題

波紋管安全閥作為一種常見的安全閥類型，在現場的應用非常多。在很久以前講過期關于波紋管安全閥的內容《安全閥背壓平衡》，當時主要介紹安全閥背壓平衡的幾種結構，對于波紋管的選用及背壓平衡結構與常規結構在排量計算過程中的差別介紹較少。本期我們就著重介紹一下背壓平衡結構的選用細節以及相關結構的排量計算問題。

1、背壓的概念以及影響

背壓實際上分為排放背壓力和附加背壓力，其中：排放背壓力是介質流進安全閥和排放系統而在閥門出口形成的壓力，該值的大小與后續管道的長短、壁面粗糙度有直接關系，直接排空的安全閥排放背壓較小，管道較長則排放壓力較大。

附加背壓是安全閥開啟前安全閥出口存在的壓力，附加背壓可能為靜壓力，也可能為變動壓力。

2、何時用波紋管

針對上述背壓力所產生的影響，就有了波紋管和背壓修正系數。

首先討論背壓對整定壓力的影響。安全閥動作前并不存在排放背壓，所以對整定壓力的影響主要為附加背壓。常規安全閥結構，如果出口存在附加背壓，則閥瓣力的平衡會出現一定的變化，這個變化可以通過冷態整定壓力進行修正，例如設定的整定壓力為1MPa，出口背壓力（恒定）為0.1MPa，則冷態整定壓力設定為0.9安全閥上線后能夠正常工作。但當附加背壓為變動壓力時，則無法通過冷態整定的方式進行修正，這時就需要使用波紋管進行平衡（原理就不多講了有興趣的可以參看以前的內容）。所以：附加背壓里面有變動背壓就應該使用波紋管，無論大小。

對于排量的影響主要是兩方面內容，一方面出口背壓的升高會影響進出口壓力差，導致安全閥的排放能力降低，另外一方面背壓的升高直接影響安全閥的開啟過程的升力大小，導致安全閥無法全部開啟，進一步導致排放能力的降低。（我的理解：背壓修正系數修正的就是閥門的開啟高度）

通常情況下安全閥的出口背壓小于10%（如果全開壓力為110%）則安全閥能夠全開啟，此時背壓（包含恒定附加和排放）不會對安全閥的開啟高度產生影響，使用常規結構就可以。當背壓超過10%，則需要選擇波紋管安全閥或先導式安全閥（不然無法保證安全閥全開啟）。

3、排放能力計算

排放背壓高于10%選用波紋管結構后，隨著排放壓力升高，介質壓力對波紋管的作用會逐漸增加。當背壓高于50%整定壓力后，滿足強度要求的波紋管剛度將大幅度增加，該剛度與彈簧剛度處于同一量級后不利于安全閥動作控制，且成本也非常高，所以建議使用先導式結構。同時需要指出，即使使用了波紋管結構，隨著背壓力的增加安全閥的排放能力也會受到影響（超過30%以后，可能會達不到全開啟），所以需要使用背壓修正系數進行修正。