淺析安全閥數(shù)字化密封測試技術(shù)與進(jìn)展

高瑩 肖丁愷

摘 ?要：安全閥是保證鍋爐、壓力容器及壓力管道等承壓裝置和設(shè)備安全不可缺少的主要設(shè)施之一，被視為生產(chǎn)系統(tǒng)的最終泄壓裝置，也稱為超壓保護(hù)的最后一道防線。在超壓情況發(fā)生時(shí)，安全閥泄放功能的正確執(zhí)行顯得尤為重要。檢驗(yàn)人員為了保證安全閥的安全性，對(duì)于安全閥的測試技術(shù)優(yōu)化也一直沒有停歇。基于此，本文針對(duì)安全閥校驗(yàn)數(shù)字化測試技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：安全閥校驗(yàn);數(shù)字化測試技術(shù);進(jìn)展分析

引言

隨著傳感技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，氣密性檢測行業(yè)整體都在朝著自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化的方向轉(zhuǎn)型以求突破和創(chuàng)新。相比于其他機(jī)械行業(yè)氣密性自動(dòng)化檢測技術(shù)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)的安全閥密封校驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展則比較緩慢。為更好的進(jìn)行分析目前國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，以下對(duì)總體功能要求進(jìn)行了概述，同時(shí)針對(duì)安全閥校驗(yàn)數(shù)字化測試技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行了分析。

1.安全閥概述

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，在化工、煉油、核電等行業(yè)中，安全閥的使用越來越廣泛，尤其是國家在“十三五”期間積極推進(jìn)核電建設(shè)，必然需要安裝大量的安全閥用于機(jī)械保護(hù)。

安全閥作為重要的安全附件，廣泛用于各行業(yè)的承壓設(shè)備中，當(dāng)壓力超過安全閥的整定壓力時(shí)，安全閥就會(huì)自動(dòng)開啟泄壓，以保證設(shè)備和管道正常工作，防止發(fā)生意外，保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行安全以及操作人員的人身安全。安全閥在運(yùn)行過程中，不僅受人工操作不當(dāng)、介質(zhì)侵蝕的影響、溫度、還受本身發(fā)生頻跳、顫振、卡阻、裂紋等故障和關(guān)閉件形變、磨損失效的影響，其整定壓力和密封性可能會(huì)發(fā)生改變，引起安全閥不能在理論規(guī)定壓力下開啟或?qū)е掳l(fā)生泄漏，從而嚴(yán)重影響生產(chǎn)。為確保工業(yè)生產(chǎn)的安全，必須對(duì)安全閥定期校驗(yàn)。根據(jù)相關(guān)行業(yè)規(guī)定與國家標(biāo)準(zhǔn)要求，安全閥的校驗(yàn)項(xiàng)目包括：整定壓力調(diào)校、密封性能測驗(yàn)，前者是為了保證安全閥能及時(shí)開啟，而后者是為了確保其密封可靠。根據(jù)質(zhì)檢總局發(fā)布的消息，大部分事故發(fā)生的主要原因是安全附件不起作用，即由于安全閥沒有及時(shí)開啟而造成設(shè)備爆炸，或者由于安全閥密封不良而造成有毒有害的危險(xiǎn)物質(zhì)泄漏或者燃燒。因此，可以看出安全閥對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)安全管理，以及生態(tài)健康保護(hù)都至關(guān)重要。

2.系統(tǒng)總體功能要求

本文研究的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)安全閥密封試驗(yàn)的數(shù)字化、自動(dòng)化與智能化。結(jié)合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)定，提出安全閥密封試驗(yàn)數(shù)字化測試系統(tǒng)的功能要求，具體如下：

（1）有效性密封，即要求測試系統(tǒng)的硬件與安全閥排氣口連接面，以及系統(tǒng)管路各個(gè)部位的密封面都要致密不漏。安全閥排氣口的氣體只能從系統(tǒng)的集漏管排出，不允許在系統(tǒng)的其它地方發(fā)生泄漏，否則安全閥密封試驗(yàn)無法有效進(jìn)行。

（2）自動(dòng)化測試，即要求測試系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測安全閥排氣口的泄漏氣體量。測試過程不再使用人工計(jì)數(shù)氣泡個(gè)數(shù)的傳統(tǒng)方法，而要借助高新傳感技術(shù)與微機(jī)測控機(jī)技術(shù)，直接、自動(dòng)地檢測泄漏氣體的體積流量。

（3）數(shù)字化顯示，即要求系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)將實(shí)時(shí)采集到的氣體流量信號(hào)進(jìn)行處理，并以數(shù)字的形式在計(jì)算機(jī)界面上顯示出來。

（4）智能化管理，即要求系統(tǒng)軟件操作友好、管理智能。系統(tǒng)管理軟件的人機(jī)交互要友好，操作界面要簡潔明朗，實(shí)現(xiàn)從信息錄入、生成任務(wù)、試驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、審核任務(wù)到報(bào)告生成的一站式智能管理。

3.安全閥校驗(yàn)數(shù)字化測試技術(shù)進(jìn)展

3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件主要是指安全閥密封試驗(yàn)所需的管路與“密封堵蓋”。為了操作靈活方便，系統(tǒng)管路使用橡膠軟管與快插接頭。為了確保密封試驗(yàn)?zāi)軌蛴行нM(jìn)行，要求系統(tǒng)硬件各個(gè)部位都要密封不漏，尤其是安全閥排氣口法蘭和“密封堵蓋”接觸的那個(gè)密封面。

“密封堵蓋”是安全閥密封試驗(yàn)的一個(gè)重要部件，其作用是將安全閥排氣口堵住，使得從閥瓣與閥座密封面泄漏出來的氣體全部從集漏管導(dǎo)出，便于后續(xù)的檢測。為了確保密封試驗(yàn)的精準(zhǔn)性，必須要求堵板上的預(yù)緊力始終大于安全閥排氣口內(nèi)外壓差的壓力，保證“密封堵蓋”與安全閥排氣口無泄漏密封連接。此外“密封堵蓋”還要適用于不同規(guī)格的安全閥。

目前，國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推薦的“密封堵蓋”一般采用鋼材加工的法蘭蓋配上一橡膠密封墊，通過螺栓與安全閥排氣口的法蘭面連接，這種“密封堵蓋”雖然加工成本較低、制造簡單，但是對(duì)于大口徑的安全閥來說，使用操作非常不方便。因?yàn)樵酱罂趶降陌踩y就需要越大的“密封堵蓋”與之配合，由鋼材加工出來的“密封堵蓋”將會(huì)非常笨重，安裝與拆卸會(huì)耗費(fèi)非常多的人力與時(shí)間，大大降低工作效率。此外，無法快速檢驗(yàn)“密封堵蓋”與安全閥排氣口端密封面是否有泄漏，一旦出現(xiàn)泄漏將嚴(yán)重影響密封試驗(yàn)的結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。

3.2“密封堵蓋”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)目前“密封堵蓋”存在的操作不便的問題，本文將對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，圍繞兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)：

（1）改善“密封堵蓋”結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)快速安裝與拆卸，

（2）確?！懊芊舛律w”與安全閥排氣口法蘭接觸面密封無泄漏。

首先，為了實(shí)現(xiàn)“密封堵蓋”的快速安裝、拆卸，提出一種新型的安裝固定方式——塞入式安裝。區(qū)別于螺栓連接固定，塞入式安裝是將“密封堵蓋”的一側(cè)端塞入安全閥排氣口內(nèi)部，依靠漲緊硅膠塊的彈性變形提供摩擦力作為堵蓋的預(yù)緊力。新型“密封堵蓋”的主要組成構(gòu)件是有機(jī)玻璃大蓋板、密封墊片以及彈性漲緊塊。有機(jī)玻璃大蓋板的中間開有通孔用于疏導(dǎo)安全閥排氣口處積聚的泄漏氣體，左側(cè)加工了錐螺紋用于安裝快速接頭，右側(cè)帶有3組支撐架，用于放置3個(gè)彈性漲緊快。為了減輕整體重量，大蓋板不再選用鋼材制作，而選用輕質(zhì)透明材料制作有機(jī)玻璃，這樣就可以大大減輕整體重量，為大型安全閥密封試驗(yàn)操作提供便利。

此外，為了精簡設(shè)計(jì)、節(jié)省材料，支撐架的材料也是有機(jī)玻璃，因此可以用亞克力膠水黏結(jié)固定到大蓋板上，從而成為一個(gè)整體。彈性漲緊塊的作用是深入安全閥排氣口內(nèi)部漲緊固定，因此需要采用彈性較好的橡膠材料，安裝時(shí)必須緊貼有機(jī)玻璃大蓋板的底端面，并通過螺栓與大蓋板的支撐架連接固定，這樣可以確保彈性漲緊塊不會(huì)脫落，提高密封的可靠性。

其次，為了確保密封效果，密封墊采用軟質(zhì)材料，右側(cè)表面上設(shè)有兩個(gè)V形的儲(chǔ)液槽，用于儲(chǔ)存發(fā)泡液體。發(fā)泡液體可以填充密封墊與安全閥排氣口法蘭接觸面微觀上凹凸不平的溝槽，進(jìn)一步消除泄露通道。此外，具體操作時(shí)在快速接頭與大蓋板和系統(tǒng)管路接觸的外表面涂上發(fā)泡液體，這樣既可以增加密封性，又可以檢驗(yàn)有無泄漏。

結(jié)語

綜上所述，國外的安全閥密封試驗(yàn)裝置、氣密性檢測技術(shù)總體上都比國內(nèi)更加先進(jìn)，但是在我國的安全閥校驗(yàn)站還沒有普遍推廣。而國內(nèi)的安全閥密封試驗(yàn)裝置研究大部分還停留在理論階段，由于各種缺陷實(shí)際應(yīng)用還未推廣。結(jié)合國內(nèi)外科技發(fā)展可以看出未來安全閥氣密性試驗(yàn)必然與現(xiàn)代傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合，朝著自動(dòng)化、智能化、高精度方向發(fā)展。

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