安全閥在線校驗技術探究

摘 要：安全閥是壓力容器和管道超壓事故的安全泄壓裝置，可以對系統超過安全值時開啟泄壓。保障設備安全而被廣泛應用于天然氣、石油化工、電力等行業中。安全附件的定期檢驗根據《壓力容器定期檢驗規則》規定：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備處于正常運行狀態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點，探究在線校驗技術的發展與推廣[1]。

關鍵詞：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及裝置組成

（1）安全閥在線校驗原理。考察一個處于關閉且運行狀態的彈簧式安全閥。安全閥的開啟、關閉動作主要依靠進口端的介質壓力變化和彈簧的預緊力的相互作用來使閥芯自動開啟和關閉。彈簧向下作用于閥瓣的彈簧預緊力FT，介質作用力壓力PL，另一部分產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。[4]隨著介質壓力的提高，密封件的相互壓緊力變小，當介質壓力等于開啟壓力Ps時，相互壓緊力F=0，安全閥開啟，此時應滿足：

FT=Ps*S （1）

閥瓣的彈簧預緊力--FT；介質作用力壓力---PL；閥門密封件之間的相互緊壓力--F；介質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）調校過程中，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。當壓緊力等于零時，安全閥達到開啟狀態。此時應該有介質的作用力和附加提升力之和剛好克服彈簧預緊力。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、液壓聯動機構、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構[3]。

“按照關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定義為該進口壓力下介質可呈現由視覺或者聽覺感知的連續性排出狀態，或者閥瓣出現可測的位移變化。

由此，根據以上對開啟壓力的定義作為其檢測的判開準則，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。當閥瓣發生微啟時，位移傳感器位移發生變化，從而得出安全閥的實際開啟壓力。（2）音頻監聽法：當閥瓣發生微啟時，介質通過微開的狹縫產生音頻激蕩，拾音探頭作為波導元器件，吸附在安全閥出口處，通過數據處理器監聽判定，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生一定的影響。

2 安全閥在線校驗技術的優缺點

（1）優點。1）提高企業生產效率，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，系統無需隔離等工序，節省了停機、拆卸、吊裝、運輸等系列工作，提高了企業生產效率及成本和安全閥校驗的工作效率。2）解決熱態誤差對安全閥開啟壓力的影響。安全閥彈簧在熱態和冷態所表現出來的狀態是不一樣的。在線校驗是在實際工況下進行的，無需溫度修正，比冷態更好解決了溫度對開啟壓力的影響。3）克服系統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去。該技術特別關注其密封條件，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數據并進行科學的分析。

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

3 結論

安全閥在線校驗技術是目前一種運用于正常運行狀態下校驗的新型校驗方法。對于提高企業的生產和工作效率有著重要的作用。但在實際的應用和操作中可能會出現一些執行問題，了解在線校驗技術原理，有助于安全閥在線校驗技術更好普及，尤其是人員培訓的過程中，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之上，積累豐富的教研經驗，才能夠提高校驗的熟練度。[2]有助于推進大型生產過程中相關設備和儀器的合理維護工作向前發展。

參考文獻：

[1]徐建.安全閥在線校驗技術思考[J].工業設計，2015（07）：150-151.

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

[3]閔加豐.安全閥在線校驗關鍵技術研究[D].江南大學，2014.

[4]F.Arens-Fisher，W.Bung.Essen，趙戰川，錢祥鵬.控制安全閥的工作原理與校驗[J].華北電力技術，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：特種設備檢驗檢測方向。