安全閥在線校驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用分析

程雙喜

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(duì)系統(tǒng)超過(guò)安全值時(shí)開(kāi)啟泄壓。在線校驗(yàn)是指安全閥在設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)下不用拆卸直接可校驗(yàn)的一種新型校驗(yàn)方法。本文分析了安全閥的升壓實(shí)跳、在線校驗(yàn)原理和優(yōu)點(diǎn)，提出要在線校驗(yàn)技技術(shù)應(yīng)用的操作要求。

關(guān)鍵詞 安全閥 在線校驗(yàn) 原理 分析

中圖分類號(hào)：X928.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

安全閥在線檢測(cè)是英國(guó)弗曼奈特國(guó)際有限公司在80年代發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)，其主要是對(duì)安裝于設(shè)備上的安全閥在受壓或不受壓狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)技術(shù)可延長(zhǎng)裝置生產(chǎn)的工作周期，滿足企業(yè)長(zhǎng)周期的工作需求，對(duì)高部位、大口徑及不易拆卸安全閥可省去拆卸、吊裝、運(yùn)輸、回裝等序列工作及輔助材料費(fèi)用，可克服溫度、介質(zhì)和背壓效應(yīng)對(duì)整定壓力的影響等優(yōu)點(diǎn)。

1 安全閥在線校驗(yàn)技術(shù)及裝置組成

（1）安全閥在線校驗(yàn)原理。考察一個(gè)處于關(guān)閉且運(yùn)行狀態(tài)的彈簧式安全閥。安全閥的開(kāi)啟、關(guān)閉動(dòng)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(lái)使閥芯自動(dòng)開(kāi)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)。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(kāi)啟壓力Ps時(shí)，相互壓緊力F=0，安全閥開(kāi)啟，此時(shí)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(kāi)啟壓力——Ps；外部作用于安全閥閥瓣一個(gè)；向上的附加提升力——Fw。

由此原理，在線（又稱熱態(tài)）調(diào)校過(guò)程中，如果從外部作用給安全閥閥瓣一個(gè)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(shí)，安全閥達(dá)到開(kāi)啟狀態(tài)。此時(shí)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(cè)定安全閥開(kāi)啟時(shí)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(jì)算安全閥的開(kāi)啟壓力。

（2）在線校驗(yàn)裝置的組成及檢測(cè)方法。安全閥在線校驗(yàn)裝置的組成部分，主要有校驗(yàn)架筆式記錄儀、液壓聯(lián)動(dòng)機(jī)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(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)。

“按照關(guān)于在用鍋爐壓力容器安全閥校驗(yàn)的若干意見(jiàn)”中要求，安全閥開(kāi)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(jué)或者聽(tīng)覺(jué)感知的連續(xù)性排出狀態(tài)，或者閥瓣出現(xiàn)可測(cè)的位移變化。

由此，根據(jù)以上對(duì)開(kāi)啟壓力的定義作為其檢測(cè)的判開(kāi)準(zhǔn)則，目前較常用的有以下方法測(cè)試安全閥開(kāi)啟壓力。

（1）位移法：利用位移傳感器判定安全閥開(kāi)啟狀態(tài)。當(dāng)閥瓣發(fā)生微啟時(shí)，位移傳感器位移發(fā)生變化，從而得出安全閥的實(shí)際開(kāi)啟壓力。（2）音頻監(jiān)聽(tīng)法：當(dāng)閥瓣發(fā)生微啟時(shí)，介質(zhì)通過(guò)微開(kāi)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(guò)數(shù)據(jù)處理器監(jiān)聽(tīng)判定，從而得出安全閥的實(shí)際開(kāi)啟壓力。（3）特征點(diǎn)法：利用檢測(cè)儀測(cè)試時(shí)安全閥開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)向上附加提升力的突變，即檢測(cè)儀測(cè)試的過(guò)程曲線拐點(diǎn)來(lái)判斷安全閥的開(kāi)啟。這種方法得到的整定壓力值實(shí)際上介于排放壓力與開(kāi)啟壓力之間，過(guò)程中閥瓣的開(kāi)啟量也較大對(duì)安全閥的壽命產(chǎn)生一定的影響。

2 升壓實(shí)跳法的應(yīng)用

升壓實(shí)跳是通過(guò)提高設(shè)備上安全閥的入口介質(zhì)壓力使安全閥開(kāi)啟，它必須在安全閥受壓狀態(tài)下進(jìn)行。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中升壓實(shí)跳法除了可進(jìn)行整定壓力的調(diào)校外，在滿足一定條件下還可完成以下兩項(xiàng)目的測(cè)試。

（1）具有足夠壓力和容量承壓設(shè)備上安全閥回座壓力的測(cè)試。這對(duì)于常規(guī)的離線校驗(yàn)臺(tái)來(lái)說(shuō)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

（2）對(duì)介質(zhì)為氣體的非封閉式安全閥，當(dāng)其入口壓力小于規(guī)定的密封試驗(yàn)壓力時(shí)，也可進(jìn)行密封性測(cè)試。該測(cè)試法是在安全閥的整定壓力調(diào)整完畢后，將安全閥的入口壓力升至規(guī)定的密封試驗(yàn)壓力，再根據(jù)《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定的“對(duì)于非封閉式安全閥，在一定時(shí)間內(nèi)未聽(tīng)到氣體泄漏聲即可認(rèn)為密封試驗(yàn)合格”要求判斷其密封性能是否符合要求。

升壓實(shí)跳法回座壓力的測(cè)試中，應(yīng)特別注意蒸汽鍋爐上安全閥回座壓力值的符合性要求，而不是盲目性的測(cè)試其數(shù)值。根據(jù)《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》要求，鍋爐上的安全閥回座壓力一般為整定壓力的93%～96%，最小不得低于整定壓力的90%。

升壓實(shí)跳對(duì)在用安全閥的檢測(cè)是一種行之有效的方法，優(yōu)點(diǎn)是直觀，結(jié)果最接近實(shí)際情況，且大部分設(shè)備上的安全閥都可實(shí)現(xiàn)回座壓力的測(cè)試。但檢測(cè)所需時(shí)間較長(zhǎng)，升壓成本高，多次起跳會(huì)對(duì)密封面造成一定的損傷，且頻繁升降壓對(duì)設(shè)備也會(huì)造成一定的損傷。故對(duì)于此法應(yīng)注意控制其檢測(cè)過(guò)程中的操作次數(shù)。

3 安全閥在線校驗(yàn)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。①提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低成本及工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。在線校驗(yàn)免拆、免裝、無(wú)需停產(chǎn)，系統(tǒng)無(wú)需隔離等工序，節(jié)省了停機(jī)、拆卸、吊裝、運(yùn)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(yàn)的工作效率。②解決熱態(tài)誤差對(duì)安全閥開(kāi)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(lái)的狀態(tài)是不一樣的。在線校驗(yàn)是在實(shí)際工況下進(jìn)行的，無(wú)需溫度修正，比冷態(tài)更好解決了溫度對(duì)開(kāi)啟壓力的影響。③克服系統(tǒng)背壓對(duì)安全閥開(kāi)啟壓力的影響。在線校驗(yàn)是在實(shí)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(yùn)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(yàn)，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(duì)其校驗(yàn)的閥桿施加用力，在檢測(cè)閥桿承受力的實(shí)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(diǎn)。安全閥在線校驗(yàn)因現(xiàn)場(chǎng)不可控因素較多，危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)冷態(tài)校驗(yàn)高；目前還無(wú)法進(jìn)行密封性能試驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

安全閥在線校驗(yàn)技術(shù)是目前一種運(yùn)用于正常運(yùn)行狀態(tài)下校驗(yàn)的新型校驗(yàn)方法。實(shí)際應(yīng)用和操作中要充分了解在線校驗(yàn)技術(shù)原理，有助于安全閥在線校驗(yàn)技術(shù)更好普及，尤其是人員培訓(xùn)的過(guò)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(yàn)，才能夠提高校驗(yàn)的熟練度。

參考文獻(xiàn)

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