安全阀在线校验技术与应用研究

安全阀在线校验技术与应用研究

邓皓铭

广东省特种设备检测研究院佛山检测院 528000摘要：安全阀属于承压类特种设备的安全附件，被普遍运用于电力领域、石化领域和冶金领域中。它的重要作用为系统压力超过预设的安全值时，开启排压，待压力降低到正常范围内之后关闭密封，动作功能需要精准开启、稳定泄压、及时关闭和安全密封等。根据有关规定，安全阀的校验时间为一年一次。安全阀在线校验可以解释为在不拆卸的情况下，直接施行校验的方式。本文研究了安全阀在线校验技术的意义、原理，并对该技术展开了探究，希望在此领域中能够起到借鉴的作用。

关键词：安全阀；在线校验技术；应用 1 安全阀在线校验的意义

安全阀在线校验对于当今时代来讲，还是比较先进的一项技术，重点用于各类锅炉、压力容器等领域的各类弹簧直接载荷式安全阀的开启压力检测。因为在线检测安全阀开启压力的环节中，生产设备可以在正常运行的情况下进行检测，对生产不会产生较大的影响。所以，在线校验技术出现之后，便被广大业界人士所青睐，并得到了有效地推广，主要被用于化工领域以及电力领域中。根据研究发现，安全阀在线校验技术的投入使得实践中的许多问题都迎刃而解，假如在正

常生产的基础上在线定压，可以在较大水平上推动整体生产运行的长周期与可靠性，实现了检测成本的有效控制，因此这项技术的出现不仅为生产带来了安全保障，而且更创造了可观的经济价值，使得企业的综合实力有了显著地提升。

2 设计原理

弹簧安全阀的开启、关闭动作是依靠其进口端的介质压力变化和弹簧预紧力来使阀芯自动开启及关闭。当介质压力（内压）升高到提升力比弹簧预紧力大时，阀芯克服弹簧预紧力自动开启，泄放多余的介质，使内压下降，又由于弹簧力的作用，当内压降至安全值时，阀芯自动关闭，泄放停止。根据这个原理，可以设想，在线（又称热态）测量或调整安全阀时，如果由外部提供一个向上的附加力，则当介质压力与这个附加力的总和刚刚克服弹簧预紧力时，阀芯同样也会开启，甚至在没有介质作用的离线（又称冷态）条件下，单独由外部附加力克服弹簧预紧力时，阀芯也可开启，图1清楚地表示了这种力的平衡关系。

图1 安全阀受力分析

很明显，我们可以看出，阀芯开启的条件为：

其中：FT——弹簧预紧力

FW——外部附加力

PL——介质作用压力

S ——安全阀密封面面积

则整定压力为：

当冷态时，

显然，如果能够准确地测定附加外力FW，就可以根据已知的阀芯面积S和系统工作压力，很容易地求得安全阀的整定压力P。这即为安全阀在线测试技术的设计依据和原理。

3 安全阀在线校验关键技术

1. 安全阀在线校验判开准则。

对安全阀实施在线校验时，在线校验装置所带来的附加外力逐渐增加，当附加外力和系统自身介质作用力总和与弹簧预紧力相同时，阀瓣微微打开，因为介质作用面积即刻增加，造成系统自身介质作用第一时间增加，附加外力瞬时降低，当阀瓣达到关闭点后，因为介质作用面积瞬间减小，导致系统自身介质作用力第一时间减小，为确保阀瓣受力平衡，附加外力瞬间反弹，进而产生第二特征点B。如下图2所示，特征点判开法按照安全阀开启时附加外力产生的A与B两个特征点对整定压力实施测量。选择特征点法来实施安全阀在线校验需要承压设备中存在一定的介质，对处在整修或是内部不存在介质的设备，在线校验过程中附加压力变化曲线一般不存在特征点A与B，所以特征点判开法在应用过程中依旧会存在局限性，同时不具备统一的标准认可。阀瓣微动法按照国家相关标准中关于安全阀整定压力的定义来判定安全阀开启，即附加外力作用下阀瓣逐渐上升，开始有可测量的开启高度，另外系统中高压介质因为阀瓣微动存在音频激荡，此时能够判定安全阀处在开启状态。

图2 附加外力变化曲线 图3 阀瓣直径和流道直径

（2）附加外力的施加。

安全阀在线校验时因为设备中介质压力没有达到安全阀开启压力，必须要附加外力让安全阀开启，同时对安全阀开启瞬间时附加外力进行准确测量。施加的附加外力方向应当和安全阀阀杆方向保持一致，若出现偏差必然会造成安全阀开启的力仅仅是附加外力沿阀杆方向上的一个分力，导致测量所获得的附加外力比真实情况下偏高，对安全阀在线校验测量精度产生影响。所以必须要尽快的研发出一套相匹配的支撑设备来给附加外力创造一个相对稳定和可靠的环境，我们把这套支撑设备称为安全阀在线校验机械夹具。因为目前化工电力等行业所使用到的安全阀类型较多，结构尺寸各不相同，所以机械夹具应当具备一定的通用性，可以满足各种型号的安全阀。

（3）阀瓣有效面积。

当我们准确获得安全阀开启瞬间的附加外力之后，必须要按照公式 把附加外力转化成为和设备中介质压力相等同的工作压力。公式中Ay指的是阀瓣面积，但针对安全阀的国家标准中并未对阀瓣结构给出较为清晰的定义，各个安全阀生产厂家所生产的安全阀阀瓣结构尺寸也可能存在一定的差异。所以现阶段市场中对安全阀实施在线校验时基本上都按照过去的经验把安全阀流道直径加上3.5mm作为阀瓣直径予以计算，即根据公式

而对应的国家标准规定中针对安全阀流道直径做出了非常清楚的定义，流道直径大小能够直接按照生产企业设置在安全阀上的铭牌中读取，阀瓣直径和流道直径如图3所示。

4 操作流程

结合多年的现场施工经验，总结安全阀在线校验的操作流程。

1） 对施工人员进行安全培训，检查施工人员的着装及安全装备；

2） 检查所有检测仪器是否处于良好的状态，并配备其他使用工具；

3） 与调度人员联系，确保远传压力与现场压力一致，如有偏差通知仪表人员进行校验，无误后以现场压力为准进行校验；

4） 安装安全阀在线校验仪；

a. 安装机械夹具，拉力位移传感器和限位强关器；

b. 连接液压控制系统及各组信号线；

c. 开机检查各组件的配合，并设定最大开启高度。

5） 安装无误后，输入相关数据，由安全阀使用车间设备员联系调度中心核对系统实际运行压力，报给安全阀校验人员，并输入主机；

6） 对安全阀进行在线校验；

a. 选择检测方式；

b. 用液压提升系统提升阀杆；

c. 显示开启压力读数；

d. 连续检测 3 次，取平均数为检测开启数据；

e. 对不符合开启压力的安全阀，使用调压螺母进行调整；

f. 调整后，再进行检测，以达到规定开启压力为止；

g. 对现场数据进行记录。

7） 安全阀校验完毕后，施工技术人员为所校验安全阀进行铅封，由安全阀使用车间设备员向调度中心报告该安全阀完成校验。

结束语

综上所述，选择安全阀在线测试装置对安全阀实施校验与整定，在很大程度上转变了传统的校验手段，让安全阀调试与测量准确度有进一步地提升，也让获得的整定值更为可靠，操作更加规范，有效降低了劳动强度，也节省了大量的燃料与蒸汽，其安全性能与经济效益非常明显，为各企业的持续健康发展带来了坚实的保障。

参考文献

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