關于調節圈對全啟式安全閥整定壓力校驗影響的討論

孫 琦 謝青延

（深 市特種設備安全檢驗研究院 深 518029）

關于調節圈對全啟式安全閥整定壓力校驗影響的討論

孫 琦 謝青延

（深 市特種設備安全檢驗研究院 深 518029）

安全閥整定壓力是安全閥重要的技術指標之一，整定壓力與彈簧松緊的調節有關，排放壓力、開啟高度及回座壓力與調節圈位置有關。但在實際工作中，整定壓力也與調節圈位置有關，我們通過一起檢驗案例，具體分析其產生的原因，并提出相應的防范措施及注意事項。

整定壓力 完全閥 調節圈 開高位移

1 檢驗案例

2014年5月，深圳市某使用單位反映：深圳特檢院校驗的某安全閥在達到整定壓力并超過整定壓力上偏差允許值，安全閥未起跳。為此，筆者對安全閥重新校驗，校驗過程中未發現異常，彈簧未作調整，整定壓力不變。安全閥重新安裝在設備上，達到整定壓力后仍未起跳。對此安全閥異常現象筆者進行了原因分析、比對試驗并采取了整改措施。

1.1安全閥技術參數

A42Y-64；DN50；整定壓力2.40MPa；使用介質：空氣。

1.2安全閥比對試驗

安全閥比對試驗分三種：現場實跳、校驗臺校驗、型式試驗裝置檢驗，試驗介質為空氣。

1）現場實跳：整定壓力2.50MPa；

2）校驗臺校驗：整定壓力2.40MPa；

3）型式試驗裝置檢驗（見圖1）：整定壓力2.51MPa。

圖1 型式試驗檢驗裝置整定壓力

針對以上整定壓力出現的偏差，我們對其定義、判定方法及比對試驗進行了原因分析，具體如下。

2 整定壓力定義及判定方法

2.1 整定壓力定義

GB/T 12241—2005 《安全閥一般要求》、GB/T 12242—2005 《壓力釋放裝置性能試驗規范》及TSG ZF 001—2006 《安全閥安全技術監察規程》定義安全閥的整定壓力是指安全閥在運行條件下開始開啟的預定壓力，是在閥門進口處測量的表壓力。在該壓力下，按規定的運行條件由介質壓力產生的使閥門開啟的力同使閥瓣保持在閥座上的力相互平衡。

可以看出，規程、標準給出其定義，并沒有給出具體的判定方法。具體而言，在介質壓力產生的使閥門開啟的力同使閥瓣保持在閥座上的力相互平衡時，閥瓣是否離開閥座未作界定。

2.2 前泄的定義

API RP 576 《泄壓裝置的檢查》，提出了兩個不同壓力的概念：

開啟壓力：存在可測量的閥瓣開啟高度或泄放流體變為連續時的進口靜壓力，可由視覺、觸覺或聽覺感知；

整定壓力：操作條件下泄放閥調整到開始開啟時的進口表壓；

前泄：開啟前，發生在低于整定壓力的進口靜壓而存在于閥座與閥瓣間可壓縮流體的可以聽見或看見的泄漏。

以上可以看出：泄壓裝置的動作可以分為前泄和開啟，開啟壓力即為整定壓力；同時，開啟、整定壓力有明確、客觀的判定方法：存在可測量的閥瓣開啟高度。

2.3 整定壓力的判定

目前，國內各特種設備檢驗機構對安全閥整定壓力的判定方法一般有兩種：壓力曲線拐點判定法或聽聲音法。國內安全閥型式試驗機構都通過激光測量閥桿位移來判定安全閥的整定壓力；國外安全閥檢驗機構及制造廠（如美國國家鍋爐壓力容器委員會壓力釋放部門NBBI、美國GE能源集團梅索尼蘭康索里德公司等）對安全閥整定壓力的判定方法是閥桿的直線位移測量，其本質上也為開高（閥瓣）位移測量。

《壓力釋放裝置 性能試驗規范》對開高測量儀表的技術要求為：開高測量儀表的分辨率應不低于0.02mm，考慮到儀表允許誤差，國內安全閥型式試驗機構一般把閥瓣開啟高度達到0.03mm時閥門進口表壓設為開啟壓力，即為整定壓力。

2.4 校驗臺校驗的整定壓力判定

安全閥校驗整定壓力的操作步驟是：緩慢升高安全閥進口壓力，當達到預定整定壓力時，閥瓣微微開啟，排出一定量氣體，由于安全閥下儲氣罐儲氣量有限，校驗臺上壓力表急劇下降，壓力表指針所達到最大值即為安全閥整定壓力。當然，判定時也應結合安全閥發出的聲音。

2.5 安全閥型式試驗開高位移判定法

測量閥桿位移判定安全閥的整定壓力需要在有一定試驗容積的試驗容器上進行，其操作步驟是：緩慢升高安全閥進口壓力即試驗容器壓力，當達到預定整定壓力90%時，安全閥可能產生泄漏現象，也可能不產生泄漏現象，即使安全閥產生了泄漏現象，只要閥瓣未出現位移，此時壓力不判定為整定壓力而判斷為前泄。由于試驗容器容積足夠大，同時在保持一定閥門進氣開度情況下，試驗容器壓力會繼續緩慢升高，當達到預定壓力時，閥瓣出現位移，閥桿開高出現可辨位移（閥瓣開啟高度達到0.03mm），此時安全閥進口壓力判定為整定壓力。

3 原因分析

一般知識與經驗告訴大家：整定壓力與彈簧松緊有關，排放壓力、開啟高度及回座壓力與調節圈位置有關。但在實際工作中，整定壓力也與調節圈位置有關，具體分析如下。

3.1 全啟式安全閥調節圈工作原理

調節圈是全啟式安全閥的重要部件之一，調節圈分上調節圈和下調節圈，有的廠家甚至有兩個以上調節圈，利用調節圈對排放壓力、回座壓力及閥門開啟高度進行調整。下調節圈工作原理如圖2所示。

圖2 下調節圈工作原理圖

通常下調節圈安裝在閥座上部。閥座調節圈（下調節圈，也稱助跳環）用來改變閥瓣與調節圈之間通道的大小，從而改變閥門初始開啟時在閥瓣與調節圈之間腔室內壓力積聚的大小。升高閥座調節圈時，壓力積聚的程度大，閥門能突然急速開啟。

符合閥瓣與調節圈間歇設計要求的安全閥工作時，當安全閥出現前泄，閥瓣與調節圈之間腔室內壓力積聚達到一定程度，閥瓣會升高，存在可測量的閥瓣開啟高度，安全閥開啟。

但在實際工作中，由于閥瓣與調節圈之間間歇過大（下調節圈位置過下），當閥瓣出現前泄，它們之間腔室內壓力積聚的太小，未存在可測量的閥瓣開啟高度，此時，安全閥進口壓力繼續升高，直至前泄量增大，腔室內積聚的壓力增大，閥瓣會升高，存在可測量的閥瓣開啟高度，安全閥開啟。

從以上分析可以看出：在一定設備技術條件下，下調節圈位置朝下，整定壓力升高；下調節圈位置朝上，整定壓力下降。這里一定設備技術條件是指：

1）調節圈位置不符合設計要求；

2）安全閥下容器容積過小。

3.2 整定壓力誤差分析

為查明問題原因，筆者未對安全閥作任何調整，在校驗臺、型式試驗裝置及現場實跳進行比對，進行整定壓力誤差分析。

●3.2.1 安全閥校驗臺校驗誤差

該安全閥校驗采用整定壓力曲線拐點法判定。操作人員緩慢升高安全閥進口壓力，當達到預定整定壓力2.40MPa時，閥瓣微微開啟，由于安全閥下儲氣罐儲氣量有限，校驗臺上壓力表達到2.40MPa后急劇下降，安全閥整定壓力即為2.40MPa。

由于安全閥調節圈位置不當，閥座和閥瓣間無法積聚足夠的能量，安全閥開啟時未發出“砰”的聲音。

●3.2.2 安全閥型式試驗的開高位移判定法

該試驗在安全閥型式試驗裝置上進行，試驗容器容積3.5m3， 儲氣罐容積7.5m3，測量介質為空氣。在緩慢升壓過程中，在2.40MPa時該安全閥沒有閥瓣動作聲音，但有明顯氣流出來的聲音，閥桿開高顯示為零；繼續升壓至2.51MPa時，出現0.1mm 的開高顯示，隨后閥瓣離開閥座并發出“砰”的聲音，從開高曲線上找出“曲線拐點處”對應壓力值為2.51MPa。經過3次試驗，過程與結果均一致，檢驗人員判定安全閥整定壓力為2.51MPa（見圖1）。

●3.2.3 現場實跳

安裝現場為在用壓力容器，使用介質為空氣，溫度為常溫。安全閥安裝在6m高處。為精確測量，筆者在現場安裝腳手架作為檢測、觀測平臺。

升壓過程中，當達到預定整定壓力2.40MPa時，安全閥出現前泄。但由于設備安裝位置離地面較遠，地面操作無法感知，觀測平臺校驗人員可觀測。繼續升壓，當達到2.50MPa時，安全閥突然開啟，正常排放。檢驗人員判定安全閥整定壓力為2.50MPa。

●3.2.4 原因分析

1）從以上比對試驗可看出，對同一只安全閥，由于日常檢驗中的安全閥校驗臺的試驗容器、儲氣罐容積一般不能滿足《安全閥安全技術監察規程》的要求，當安全閥規格較大，出現允許范圍內的泄漏或前泄，誤把允許范圍內泄漏或前泄時的靜壓力判定為整定壓力。

2）調節圈位置不當，安全閥閥瓣不能達到規定開啟高度。

●3.2.5 分析結果的試驗驗證

經安全閥解體后，發現調節圈位置在可調整位置范圍中間以下，具體位置為：下調節圈與閥瓣并圈后下行2圈。

為驗證分析結果，筆者用此安全閥在型式試驗裝置上，在彈簧預緊量不變的情況下，針對不同調節圈位置，進行整定壓力的比對試驗，其結果如下：

1）調節圈位置為并圈后下行2/3圈，整定壓力2.41MPa，見圖3。

圖3

2）調節圈位置為并圈后下行1圈，整定壓力2.44MPa，見圖4。

圖4

3）調節圈位置為并圈后下行3/2圈，整定壓力2.48MPa，見圖5。

圖5

4）調節圈位置為并圈后下行2圈，整定壓力2.53 MPa，見圖6。

圖6

以上試驗結果驗證了前面的理論分析，可以看出：下調節圈位置朝下，整定壓力升高；下調節圈位置朝上，整定壓力下降。

●3.2.6 問題的處理

經多方研究，確定合適的調節圈位置為并圈后下行1圈，同時，在校驗臺上調松彈簧，安全閥定壓2.40MPa，并重新進行比對試驗。三次試驗結果整定壓力都為2.40MPa。

值得注意，在安全閥校驗臺校驗時，安全閥開啟應發出“砰”的聲音。但是，這里并不是強調發出“砰”的聲音是安全閥校驗方法正確的標志。整定壓力正確與否應與現場實跳為準。

4 建議

1）調節圈位置是安全閥重要的技術參數之一，在上世紀90年代的安全閥型式試驗報告中明確記錄調節圈的位置，以方便試驗結果的重現。因此，建議在《安全閥安全技術監察規程》的安全閥出廠資料中明確要求標注調節圈的位置。

2）日常校驗無法采用開高位移判定法而采用壓力曲線拐點判定法時，應確保安全閥校驗臺試驗容器、儲氣罐容積滿足《安全閥安全技術監察規程》的要求，以確保消除因允許范圍內泄漏或前泄所造成的影響。

3）對于安全閥規格較大的、校驗過程中未出現閥瓣離開閥座發出“砰”聲音的，為消除允許范圍內泄漏或前泄的影響，安全閥安裝使用后，應進行“升壓實跳”試驗。

［1］ TSG ZF001—2006《安全閥安全技術監察規程》［S］.

［2］ GB/T 12243—2005《彈簧直接載荷式安全閥》［S］.

［3］ 泄壓裝置的檢查API RP 576.

Discussion on Infl uence of the Adjusting Ring to Set Pressure of the Full Lift Safety Valve

Sun Qi Xie Qingyan
(Shenzhen Institute of Special Equipment Inspection and Test Shenzhen 518029 )

As one of the critical technical indicators of safety valve, set pressure has to do with the tension of the spring. Relieving pressure, lift and reseating pressure are associated with the position of the adjusting ring. However, it is found that the set pressure is also concerned with the position of the adjusting ring. This paper is going to analyzing its causes through some cases and proposing some corresponding preventive measures and precautions.

Set pressure Safety valve Adjusting ring Lift

X933.4

B

1673—257X（2015）03-19-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.03.005

孫琦（1973～），男，本科，高級工程師，主要從事承壓類特種設備檢驗與安全閥型式試驗檢驗等工作。

2014-08-12 ）