介紹了電磁泄放閥的結構形式和工作原理。分析了實際運行中電磁泄放閥啟跳緩慢的原因，論述了電磁泄放閥中輔閥的性能和優化設計。

1、概述

　　電磁泄放閥是一種由壓力電信號控制開啟及關閉的閥門，用來防止鍋爐內蒸汽壓力超過規定值的保護裝置，它與安全閥配合使用，安裝在過熱器出口處安全閥上游，整定壓力設定在過熱器的工作壓力和安全閥最低整定壓力之間。它在全啟式彈簧安全閥動作之前開啟，排除多余蒸汽，以保證鍋爐在規定壓力下安全運行。同時減少安全閥啟跳次數，從而保護安全閥，真空技術網(http://www.jnannai.com/)認為可以延長安全閥的使用壽命。

2、工作原理

　　電磁泄放閥主要由主閥、輔閥和電磁鐵組成(圖1)。主閥包括大閥體、閥瓣、閥座和中間隔層等，輔閥包括小閥體、閥座、閥桿和彈簧等。電磁鐵是接收閥門開啟、關閉信號的控制裝置。

　　該電磁泄放閥的主閥密封呈倒密封結構形式，在鍋爐升壓過程中，介質從主閥閥瓣與中間隔層之間的間隙進入閥瓣背面，在輔閥與主閥形成的密閉空間內聚集，隨著介質壓力的升高，主閥保持密封。當鍋爐繼續升壓并超過規定壓力后，壓力變送器發出信號，使電磁鐵通電吸合，通過提升輔閥閥桿，使輔閥打開，主閥閥瓣背面的蒸汽通過輔閥排出，使主閥閥瓣背壓急劇下降，主閥瓣在進口蒸汽壓力的作用下，壓縮其背部彈簧向下運動，使蒸汽快速排出。當鍋爐壓力恢復到設定壓力時，壓力變送器發出信號，電磁鐵斷電，輔閥閥瓣在彈簧作用下關閉。蒸汽從中間隔層與主閥閥瓣之間的間隙再次進入閥瓣背面的密閉空間，當背壓達到一定壓力時，主閥閥瓣關閉并保持密封。

1.主閥閥體 2.主閥閥瓣 3.主閥閥座 4.電磁鐵 5.輔閥

圖1 電磁泄放閥

3、性能分析

　　從電磁泄放閥的工作原理分析，閥門啟閉動作和密封性能與輔閥有直接關系，故輔閥的設計尤為重要。

3.1、輔閥口徑

　　電磁泄放閥能靈活啟閉取決于主閥閥瓣的背壓升降速度，而背壓升降快慢的條件與輔閥的口徑有關。輔閥口徑太小，會使主閥開啟緩慢影響閥門的排放能力。輔閥口徑太大，背壓升高緩慢，回座壓差太大，且輔閥不易與主閥固定。以DN100-P5410V的電磁泄放閥為例，其整定壓力為10.2MPa，選擇輔閥口徑。

　　DN100的主閥閥瓣外徑D=114-0.12-0.17，中間隔層內徑d=114+0.12+0.07，則閥瓣與隔層的最大間隙面積A和輔閥通道孔直徑d為

　　選擇通徑為DN10的輔閥匹配DN100的主閥。在運行調試過程中，記錄的電磁泄放閥的回座壓力為10.01MPa，則回座壓差為1.86%，滿足標準規定的啟閉壓差2%。

3.2、討論與分析

　　在理論設計中，DN10的輔閥完全滿足DN100主閥的動作要求，但在實際運行中DN100的主閥開啟緩慢，從排放聲音判斷未達到全開啟。這一現象說明DN10輔閥的排放量小于DN100主閥閥瓣與內件間隙的進氣量。根據理論設計，圖紙中要求閥瓣的上偏差與內件下偏差所構成的最大間隙面積小于DN10輔閥的通道面積。通過實際測量，主閥閥瓣外徑為Φ113.85mm，中間隔層內徑為Φ114.1mm，則其間隙面積ΔS為

　　由計算可知，導致排量不足的原因可能是輔閥的開啟高度不足或電磁鐵產生引力不夠等，并不是由于加工誤差引起的。試驗中，在關閉試驗介質的情況下，接通電磁鐵電源，使輔閥空載動作，發現輔閥的閥桿高頻上下顫動，無法保持開啟狀態。該現象是導致主閥背壓的介質無法通過輔閥連續排出，使得主閥開啟緩慢，未達到全開啟的原因之一。

3.3、電磁鐵拉力

　　電磁鐵型號為MZ13F-215-6B，其瞬時最小力為2.15kN，保持吸合力為1.35kN，吸合行程6mm。彈簧剛度k=(3245-1215)×16.7≈302.99。彈簧安裝后，預緊壓縮量x=5.5mm，則閥門密封。預緊力F1=kx=302.99×5.5=1.666kN，輔閥打開后彈簧力F2=302.99×(5.5+6)=3.484kN，介質作用力為F3=πPd2/4=801.1MPa，則輔閥開啟時電磁鐵所需克服的拉力T1=F1-F3=0.865kN<2.15kN，輔閥開啟后電磁鐵所需克服的拉力T2=F2-F3=2.683kN>1.35kN。

圖2 彈簧

　　經計算分析，輔閥無法保持開啟狀態說明電磁鐵的拉力不足，輔閥開啟后電磁鐵所克服的拉力大于其吸合力，故出現了通電時閥桿高頻上下顫動的現象，致使閥門無法正常開啟，使得電磁鐵斷電，閥門回座后輔閥無法密封。主閥會因為輔閥泄漏，體腔內無法維持壓力平衡，主閥始終處于接近起跳值的臨界狀態。除了鍋爐啟動時，輔閥閥瓣結合面存在灰塵雜物，對閥瓣密封面的損傷以外，電磁鐵通電時閥桿高頻上下顫動也是輔閥頻繁出現泄漏的原因之一。

4、優化設計

　　通過受力計算分析，引起輔閥閥桿高頻上下顫動的原因是輔閥提供密封的彈簧力過大。如果提高電磁鐵的吸合力則需要購買更大拉力的電磁鐵，成本較高。在不影響密封的情況下，通過降低彈簧力解決存在的問題。

　　根據胡克定律，彈簧力F為

　　F=kx

　　式中F———彈簧力，N

　　k———彈簧剛度

　　x———彈簧變形量，mm

　　影響彈簧力的兩個因素是彈簧剛度和壓縮量。輔閥的開啟高度為2.5mm，電磁鐵的行程為6mm，均無法調節，故從彈簧剛度方面降低彈簧力。通過設計驗算，新設計的彈簧，其剛度k=116，安裝時預緊壓縮10mm，則彈簧密封預緊力F4=116×10=1.16kN。輔閥開啟后彈簧力F5=116×(10+6)=1.856kN，則輔閥開啟時電磁鐵所需克服的拉力T3=F4-F3=358.89N<2.15kN，輔閥開啟后電磁鐵所需克服的拉力T4=F5-F3=1.054kN<1.35kN。并且調整了輔閥彈簧剛度，加大彈簧壓縮量后，彈簧預緊力F4>介質作用力F3，輔閥仍能密封，所以更改后的彈簧可以使用。

5、結語

　　通過適當的降低輔閥彈簧剛度，提高彈簧的壓縮量，保證了閥門準確快速啟跳，解決了輔閥頻繁開啟而造成的密封面磨損問題，同時降低了成本。優化后的電磁泄放閥通過試驗檢測，開啟迅速，調整可靠、準確，回座后密封情況良好，啟閉壓差可調節到2%，滿足閥門的使用要求。