安全阀背压平衡结构的选用以及排量计算问题

波纹管安全阀作为一种常见的安全阀类型，在现场的应用非常多。在很久以前讲过期关于波纹管安全阀的内容《安全阀背压平衡》，当时主要介绍安全阀背压平衡的几种结构，对于波纹管的选用及背压平衡结构与常规结构在排量计算过程中的差别介绍较少。本期我们就着重介绍一下背压平衡结构的选用细节以及相关结构的排量计算问题。

1、背压的概念以及影响

背压实际上分为排放背压力和附加背压力，其中：排放背压力是介质流进安全阀和排放系统而在阀门出口形成的压力，该值的大小与后续管道的长短、壁面粗糙度有直接关系，直接排空的安全阀排放背压较小，管道较长则排放压力较大。

附加背压是安全阀开启前安全阀出口存在的压力，附加背压可能为静压力，也可能为变动压力。

2、何时用波纹管

针对上述背压力所产生的影响，就有了波纹管和背压修正系数。

首先讨论背压对整定压力的影响。安全阀动作前并不存在排放背压，所以对整定压力的影响主要为附加背压。常规安全阀结构，如果出口存在附加背压，则阀瓣力的平衡会出现一定的变化，这个变化可以通过冷态整定压力进行修正，例如设定的整定压力为1MPa，出口背压力（恒定）为0.1MPa，则冷态整定压力设定为0.9安全阀上线后能够正常工作。但当附加背压为变动压力时，则无法通过冷态整定的方式进行修正，这时就需要使用波纹管进行平衡（原理就不多讲了有兴趣的可以参看以前的内容）。所以：附加背压里面有变动背压就应该使用波纹管，无论大小。

对于排量的影响主要是两方面内容，一方面出口背压的升高会影响进出口压力差，导致安全阀的排放能力降低，另外一方面背压的升高直接影响安全阀的开启过程的升力大小，导致安全阀无法全部开启，进一步导致排放能力的降低。（我的理解：背压修正系数修正的就是阀门的开启高度）

通常情况下安全阀的出口背压小于10%（如果全开压力为110%）则安全阀能够全开启，此时背压（包含恒定附加和排放）不会对安全阀的开启高度产生影响，使用常规结构就可以。当背压超过10%，则需要选择波纹管安全阀或先导式安全阀（不然无法保证安全阀全开启）。

3、排放能力计算

排放背压高于10%选用波纹管结构后，随着排放压力升高，介质压力对波纹管的作用会逐渐增加。当背压高于50%整定压力后，满足强度要求的波纹管刚度将大幅度增加，该刚度与弹簧刚度处于同一量级后不利于安全阀动作控制，且成本也非常高，所以建议使用先导式结构。同时需要指出，即使使用了波纹管结构，随着背压力的增加安全阀的排放能力也会受到影响（超过30%以后，可能会达不到全开启），所以需要使用背压修正系数进行修正。