排量是衡量安全閥性能的重要參數,因此其準確計算和評估極為重要。排量的標準測試方法要求嚴格,測試繁瑣且難以實施。數值模擬發現,超壓泄放過程的穩態排放階段噴管的喉部位于簾面,并且發現,排放流體處于跨音速流態。
進一步的檢測技術研究表明,穩態排量可以通過閥芯傳感器采集的穩態排放數據來確定和計量,進而可以實現額定排量評估。這種新的排量計量和測試技術改變了傳統的安全閥流量測試思路,擴展了閥芯傳感器的應用范圍,實現了一種簡便易行的排量測試技術,且具有足夠的測試精度。
安全閥排放能力一般是在標準排量檢測裝置上測試和標定的,排量試驗方法對測試裝置、檢測元件及其布置,測試環境和操作程序有嚴格的要求。穩態排量就是安全閥超壓開啟后處于穩定排放階段的時均質量流量。
在這種情況下,如何準確測試和評估安全閥的實際排量就顯得非常重要。由于標準試驗方法均要求安全閥處于全開啟狀態,而試驗測試表明,這些測試系統的共同特征都是在測試閥的前端設置穩定容器,安裝測試管路和儀表。
標準的測試還要求有較長的整流段管路,同時要求在穩態流動階段測取數據,在盡可能短的時間內記錄數據。為獲取穩定狀態數據,一般應采用大容量氣源或中間容器維持穩定排放。專業排量測試系統對裝置和操作要求高,目前國內僅有少數試驗機構聲稱擁有相應測試條件。小編的測試也表明,即使有大容量和高壓容器作為后備氣源,在開啟條件下要獲得規范要求的穩態流動條件也很困難,尤其是大容量壓力容器和管道的安全閥排量測試,穩態測試條件很難實現。
安全閥在給定整定壓力下,有的無法達到全開啟高度。因此,如何評估實用安全閥是否具有足夠排量,從而保證其本質安全,實際上卻仍然是一個沒有認真研究過的問題。
以前的測試方法均要求在流體流動通道中布置流量計和其他傳感器,并測取穩態流數據來評估排量。文中基于閥芯傳感器穩定和良好的測試性能和大量開展的安全閥動態開啟過程數值模擬以及試驗測試確定的簾面上部均勻穩定的超臨界流動特性,分析了以簾面為計算排量的噴管模型、閥芯傳感器測試數據用于排量計算的可行性。
分析數據驗證表明,這種方法具有很高的可靠性以及測試的便利性。這種測試技術避免了繁瑣和昂貴的實驗設備及其嚴格的測試與布置要求、且無需在流道中安裝流量計從而干擾流體的流動 ,只利用帶有傳感器的閥芯就可以實現無干擾、快速方便的安全閥排量評估。
安全閥超壓穩態開啟階段模擬發現,傳量計量應當充分考慮計算截面上的臨界和亞臨界統的喉部并未發生臨界流動,而臨界流動卻大面 流動,僅僅采用超音速噴管或亞臨界噴管的理論積發生于閥座密封面與閥芯密封面形成的簾面,公式進行計算均可能產生基本理論偏差,并且導因此,將安全閥的“噴管”喉部取為簾面,并致計算結果的不確定性。
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