สปริงวาล์วนิรภัย:
สามตัวเลขเบื้องหลังแรงตั้ง

วิศวกรวาล์วไม่ได้ถามว่าสปริงแรงพอหรือไม่ พวกเขาถามว่าแรงยังแม่นยำอยู่ไหมในอีกสามปี นั่นเป็นคำถามที่ต่างออกไป และมักได้คำตอบที่แย่กว่า

วาล์วนิรภัยที่เปิดที่ 4.0 บาร์บนแท่นทดสอบ และที่ 3.6 บาร์หลังใช้งานสองปี ไม่ได้ล้มเหลวในความหมายธรรมดา ไม่มีอะไรหัก สปริงเพียงคลายตัว และแรงตั้งก็เลื่อนตามไปด้วย กลไกนี้ถูกอธิบายไว้อย่างครบถ้วนในคู่มือความล้า แต่การคลายความเค้นกับความล้าไม่ใช่ความเสียหายแบบเดียวกัน และไม่ได้ถูกควบคุมด้วยวิธีเดียวกัน

ทำไมสปริงคือการปรับตั้ง

ในการออกแบบวาล์วส่วนใหญ่ สิ่งเดียวที่ยันจานวาล์วไว้กับบ่าคือสปริง แรงตั้งจึงเป็นฟังก์ชันตรงของแรงสปริงที่ความสูงติดตั้ง:

แรงตั้ง = แรงสปริงที่ระยะยก ÷ พื้นที่บ่าวาล์วประสิทธิผล

ทุกตัวแปรทางขวาถูกกำหนดโดยการกลึง หรือถูกปล่อยให้เป็นเรื่องของสปริง ถ้าแรงสปริงเพี้ยนไป 5% แรงตั้งก็เพี้ยนไป 5% บนวาล์วที่พิกัด 10 บาร์ นั่นคือครึ่งบาร์ — พอที่จะตกในการทดสอบรับรอง และในงานบริการบางประเภท พอที่จะมีนัยสำคัญ

สามตัวเลข

หน้าวาล์วและการควบคุมของไหลของเราทำงานกับสามตัววัด แต่ละตัวจับวิธีที่วาล์วจะหลุดการปรับตั้งได้คนละแบบ

1. พิกัดความเผื่อแรงที่ความสูงติดตั้ง

นี่คือตัวเลขที่แทบทุกแบบมีอยู่แล้ว และเป็นตัวที่ง่ายที่สุด มันกำหนดช่วงแรงที่ความสูงประกอบ และเป็นสิ่งที่โหลดเซลล์บนแท่นวัดอ่านได้

มันยังเป็นตัวที่น่าสนใจน้อยที่สุดในสามตัว เพราะสปริงที่ผ่านพิกัดความเผื่อแรงในวันแรก ยังอาจหลุดพิกัดในวันที่สามร้อยได้

2. แรงยืดถาวร

แรงยืดถาวรคือความยาวที่สูญเสียไปหลังสปริงถูกอัด — ไม่ว่าจะถึงความสูงกดแน่นหรือถึงแรงพิสูจน์ที่กำหนด มันคือการเปลี่ยนรูปพลาสติกครั้งเดียวที่ปรากฏทันทีหลังเหตุการณ์รับแรงเกินครั้งแรก และเป็นเหตุผลที่วาล์วที่ตั้งไว้ถูกต้องจากโรงงานอาจหลุดการปรับตั้งหลังรอบระบายครั้งแรก

สองสิ่งขับเคลื่อนมัน: ระดับความเค้นที่สปริงถูกออกแบบให้รับระหว่างการพิสูจน์ และว่าการขึ้นรูปกับการอบชุบทำให้ลวดอยู่ในสภาวะที่เสถียรหรือไม่ สปริงที่ขึ้นรูปจากลวดดีแต่คลายความเค้นไม่พอ จะยืดตัวถาวรในระดับที่ไม่ควรเป็น

การควบคุมตรงไปตรงมา: ระบุแรงพิสูจน์หรือการอัดถึงความสูงกดแน่น แล้ววัดการเปลี่ยนความยาวหลังทำ ตรวจง่ายและจับปัญหากระบวนการได้ทั้งกลุ่ม

3. การคลายความเค้น

การคลายตัวคือตัวที่ช้า สปริงที่ถูกอัดค้างไว้ที่อุณหภูมิจะสูญเสียแรงเมื่อเวลาผ่านไปแม้ไม่มีการรับรอบเลย — วัสดุคืบในระดับโครงสร้างจุลภาค ในวาล์วนิรภัยที่ปิดนิ่งสองปีแล้วต้องเปิดที่แรงดันถูกต้อง การคลายตัวคือรูปแบบความเสียหายที่สำคัญที่สุด

มันยังเป็นตัวที่ถูกละเลยบ่อยที่สุด เพราะต้องใช้การทดสอบที่กินเวลา: อัดค้างที่ระยะและอุณหภูมิที่กำหนดเป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้ววัดแรงที่เหลือ ซัพพลายเออร์ที่ไม่มีความสามารถนี้เสนอราคากับมันไม่ได้ และลูกค้าที่ไม่ถามจะไม่รู้จนกวาวาล์วจะอยู่ในงานบริการ

วาล์วสี่ชนิด และสิ่งที่แต่ละชนิดต้องการจริง ๆ

วัสดุและสิ่งที่รับรองได้

SUS304 และ SUS316L เป็นค่าตั้งต้นสำหรับสปริงวาล์ว โดยใช้ 316L เมื่อมีคลอไรด์หรือตัวกลางที่รุนแรง สำหรับวาล์วอุตสาหกรรมที่เจอไอน้ำหรืออุณหภูมิสูง การเลือกวัสดุจะเอนไปทางโลหะผสมที่รักษามอดุลัสและความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้ — และพฤติกรรมการคลายตัวจะกลายเป็นสมบัติที่ชี้ขาดแทนแรงที่อุณหภูมิห้อง

สิ่งที่ให้มาพร้อมชิ้นงานได้:

• ใบรับรองวัสดุระดับล็อต สอบกลับถึงโรงหลอมลวดและหมายเลขความร้อน
• รายงานทดสอบการคลายตัว ตามวิธีและระยะเวลาที่ตกลง
• ข้อมูลตรวจแรงและมิติ แยกตามล็อต จากห้องปฏิบัติการในโรงงาน
• ผลการพ่นเกลือ เมื่อมีการกำหนดการเคลือบหรือผิวสำเร็จ

สิ่งที่ไม่ให้คือการรับประกันอายุแบบเหมารวม พฤติกรรมของสปริงวาล์วระหว่างใช้งานขึ้นกับตัวกลาง อุณหภูมิ โปรไฟล์การรับรอบ และการติดตั้ง และตัวเลขที่พิมพ์บนใบรับรองไม่รอดจากสิ่งเหล่านั้น หากต้องพิสูจน์ตัวเลขอายุ นั่นคือโครงการทดสอบที่มีการเสนอราคาแยก

สิ่งที่ต้องใส่ลงในแบบ

สำหรับสปริงวาล์วนิรภัย แบบที่จะรักษาแรงตั้งได้จริงเมื่อเวลาผ่านไปมีหน้าตาแบบนี้:

• แรงตั้ง พื้นที่บ่าวาล์วประสิทธิผล และแรงที่ต้องการที่ความสูงติดตั้งซึ่งได้จากสองค่านั้น
• ระยะชักใช้งาน และระยะยกสูงสุดที่สปริงจะเจอ
• ตัวกลาง ช่วงอุณหภูมิ และจำนวนรอบตลอดช่วงอายุใช้งาน
• พิกัดความเผื่อแรงที่ความสูงติดตั้ง
• แรงพิสูจน์หรือการอัดถึงความสูงกดแน่น และแรงยืดถาวรสูงสุดที่ยอมรับได้
• ขีดจำกัดการคลายตัวที่อุณหภูมิและระยะเวลาการใช้งาน
• วัสดุและผิวสำเร็จ รวมถึงพาสซิเวชันสำหรับไร้สนิม
• ต้องมีใบรับรองวัสดุระดับล็อตและรายงานทดสอบต่อการส่งแต่ละครั้งหรือไม่

แปดบรรทัด ทุกบรรทัดเป็นคำถามที่ซัพพลายเออร์ตอบได้ด้วยการวัด และเป็นคำตอบประเภทเดียวที่ควรอยู่ในแฟ้มวาล์ว

สรุปสั้น ๆ

แรงตั้งคือคำถามเรื่องแรงสปริง และแรงสปริงที่ต้องคงอยู่เป็นปีคือคำถามเรื่องการคลายตัว ขอทั้งสามตัวเลข — พิกัดความเผื่อแรง แรงยืดถาวร และการคลายความเค้น — และถามว่าตัวไหนที่ซัพพลายเออร์ทดสอบได้จริงแทนที่จะเพียงอ้าง ตัวที่ทดสอบไม่ได้คือตัวที่จะเลื่อน

อ่านต่อ: การสูญเสียแรงกดบ่าในสปริงลิ้นเครื่องยนต์ · สปริงหักเพราะอะไร · สปริงสำหรับวาล์วและการควบคุมของไหล