安全閥在線校驗技術(shù)探究

摘 要：安全閥是壓力容器和管道超壓事故的安全泄壓裝置，可以對系統(tǒng)超過安全值時開啟泄壓。保障設(shè)備安全而被廣泛應(yīng)用于天然氣、石油化工、電力等行業(yè)中。安全附件的定期檢驗根據(jù)《壓力容器定期檢驗規(guī)則》規(guī)定：安全閥一般每年至少校驗一次。而在線校驗是指安全閥在設(shè)備處于正常運行狀態(tài)下不用拆卸直接可校驗的一種新型校驗方法。本文希望能夠通過分析安全閥在線校驗原理和優(yōu)點，探究在線校驗技術(shù)的發(fā)展與推廣[1]。

關(guān)鍵詞：安全閥；在線校驗；原理；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.215

1 安全閥在線校驗技術(shù)及裝置組成

（1）安全閥在線校驗原理?？疾煲粋€處于關(guān)閉且運行狀態(tài)的彈簧式安全閥。安全閥的開啟、關(guān)閉動作主要依靠進(jìn)口端的介質(zhì)壓力變化和彈簧的預(yù)緊力的相互作用來使閥芯自動開啟和關(guān)閉。彈簧向下作用于閥瓣的彈簧預(yù)緊力FT，介質(zhì)作用力壓力PL，另一部分產(chǎn)生閥門密封件之間的相互緊壓力F，該力足以讓安全閥保持密封狀態(tài)。[4]隨著介質(zhì)壓力的提高，密封件的相互壓緊力變小，當(dāng)介質(zhì)壓力等于開啟壓力Ps時，相互壓緊力F=0，安全閥開啟，此時應(yīng)滿足：

FT=Ps*S （1）

閥瓣的彈簧預(yù)緊力--FT；介質(zhì)作用力壓力---PL；閥門密封件之間的相互緊壓力--F；介質(zhì)作用于閥瓣上的有效接觸面積--S；安全閥開啟壓力--Ps；外部作用于安全閥閥瓣一個；向上的附加提升力---Fw。

由此原理，在線（又稱熱態(tài)）調(diào)校過程中，如圖表1所示如果從外部作用給安全閥閥瓣一個向上的附加提升力Fw，則除抵抗介質(zhì)作用力與密封件的相互壓緊力外，彈簧壓緊力還需克服該附加提升力Fw。隨著附加力增大，密封件的相互壓緊力將逐漸減小。當(dāng)壓緊力等于零時，安全閥達(dá)到開啟狀態(tài)。此時應(yīng)該有介質(zhì)的作用力和附加提升力之和剛好克服彈簧預(yù)緊力。即有：

FT=Fw+PL*S （2） 由此公式（1）（2）得到安全閥在線定壓基本公式即：

Ps=PL+Fw/S

綜上所述，測定安全閥開啟時的附加提升力、安全閥的入口壓力及介質(zhì)作用在閥瓣上的有效面積，就可計算安全閥的開啟壓力。

（2）在線校驗裝置的組成及檢測方法。安全閥在線校驗裝置的組成部分，如圖表2所示主要有校驗架筆式記錄儀、液壓聯(lián)動機構(gòu)、力傳感器、音頻傳感器、位移傳感器等部件共同完成了安全閥校驗儀器的結(jié)構(gòu)[3]。

“按照關(guān)于在用鍋爐壓力容器安全閥校驗的若干意見”中要求，安全閥開啟壓力的科學(xué)定義為該進(jìn)口壓力下介質(zhì)可呈現(xiàn)由視覺或者聽覺感知的連續(xù)性排出狀態(tài)，或者閥瓣出現(xiàn)可測的位移變化。

由此，根據(jù)以上對開啟壓力的定義作為其檢測的判開準(zhǔn)則，目前較常用的有以下方法測試安全閥開啟壓力。

（1）位移法：利用位移傳感器判定安全閥開啟狀態(tài)。當(dāng)閥瓣發(fā)生微啟時，位移傳感器位移發(fā)生變化，從而得出安全閥的實際開啟壓力。（2）音頻監(jiān)聽法：當(dāng)閥瓣發(fā)生微啟時，介質(zhì)通過微開的狹縫產(chǎn)生音頻激蕩，拾音探頭作為波導(dǎo)元器件，吸附在安全閥出口處，通過數(shù)據(jù)處理器監(jiān)聽判定，從而得出安全閥的實際開啟壓力。（3）特征點法：利用檢測儀測試時安全閥開啟與關(guān)閉時向上附加提升力的突變，即檢測儀測試的過程曲線拐點來判斷安全閥的開啟。這種方法得到的整定壓力值實際上介于排放壓力與開啟壓力之間，過程中閥瓣的開啟量也較大對安全閥的壽命產(chǎn)生一定的影響。

2 安全閥在線校驗技術(shù)的優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點。1）提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低成本及工作人員勞動強度。在線校驗免拆、免裝、無需停產(chǎn)，系統(tǒng)無需隔離等工序，節(jié)省了停機、拆卸、吊裝、運輸?shù)认盗泄ぷ?，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率及成本和安全閥校驗的工作效率。2）解決熱態(tài)誤差對安全閥開啟壓力的影響。安全閥彈簧在熱態(tài)和冷態(tài)所表現(xiàn)出來的狀態(tài)是不一樣的。在線校驗是在實際工況下進(jìn)行的，無需溫度修正，比冷態(tài)更好解決了溫度對開啟壓力的影響。3）克服系統(tǒng)背壓對安全閥開啟壓力的影響。在線校驗是在實際工況中進(jìn)行的，有效解決背壓因素的影響，保證其裝置的正常運行。4）解決閥桿彈簧密封件之間的誤差因素。安全閥在線校驗，可將閥桿、彈簧、密封件之間的誤差全部考慮進(jìn)去。該技術(shù)特別關(guān)注其密封條件，并不斷對其校驗的閥桿施加用力，在檢測閥桿承受力的實際情況下記錄其相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行科學(xué)的分析。

（2）缺點。安全閥在線校驗因現(xiàn)場不可控因素較多，危險系數(shù)相對冷態(tài)校驗高；目前還無法進(jìn)行密封性能試驗.

3 結(jié)論

安全閥在線校驗技術(shù)是目前一種運用于正常運行狀態(tài)下校驗的新型校驗方法。對于提高企業(yè)的生產(chǎn)和工作效率有著重要的作用。但在實際的應(yīng)用和操作中可能會出現(xiàn)一些執(zhí)行問題，了解在線校驗技術(shù)原理，有助于安全閥在線校驗技術(shù)更好普及，尤其是人員培訓(xùn)的過程中，要考慮操作人員的熟練程度，操作人員在掌握教研原理的基礎(chǔ)之上，積累豐富的教研經(jīng)驗，才能夠提高校驗的熟練度。[2]有助于推進(jìn)大型生產(chǎn)過程中相關(guān)設(shè)備和儀器的合理維護(hù)工作向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐建.安全閥在線校驗技術(shù)思考[J].工業(yè)設(shè)計，2015（07）：150-151.

[2]馬寅昌.安全閥離線校驗方法研究[J].石化技術(shù)，2015，22（04）：20-21.

[3]閔加豐.安全閥在線校驗關(guān)鍵技術(shù)研究[D].江南大學(xué)，2014.

[4]F.Arens-Fisher，W.Bung.Essen，趙戰(zhàn)川，錢祥鵬.控制安全閥的工作原理與校驗[J].華北電力技術(shù)，1983（03）：13-19.

作者簡介：李明杰（1989-），男，福建泉州人，在讀本科，研究方向：特種設(shè)備檢驗檢測方向。