安全閥在線校驗技術應用分析

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，可以對系統超過安全值時開啟泄壓。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。本文分析了安全閥的升壓實跳、在線校驗原理和優點，提出要在線校驗技技術應用的操作要求。

關鍵詞 安全閥 在線校驗 原理 分析

中圖分類號：X928.2 文獻標識碼：A

0 引言

安全閥在線檢測是英國弗曼奈特國際有限公司在80年代發展起來的一門新技術，其主要是對安裝于設備上的安全閥在受壓或不受壓狀態下進行檢測。該檢測技術可延長裝置生產的工作周期，滿足企業長周期的工作需求，對高部位、大口徑及不易拆卸安全閥可省去拆卸、吊裝、運輸、回裝等序列工作及輔助材料費用，可克服溫度、介質和背壓效應對整定壓力的影響等優點。

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。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，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。

“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 升壓實跳法的應用

升壓實跳是通過提高設備上安全閥的入口介質壓力使安全閥開啟，它必須在安全閥受壓狀態下進行。在現場實際應用中升壓實跳法除了可進行整定壓力的調校外，在滿足一定條件下還可完成以下兩項目的測試。

（1）具有足夠壓力和容量承壓設備上安全閥回座壓力的測試。這對于常規的離線校驗臺來說是無法實現的。

（2）對介質為氣體的非封閉式安全閥，當其入口壓力小于規定的密封試驗壓力時，也可進行密封性測試。該測試法是在安全閥的整定壓力調整完畢后，將安全閥的入口壓力升至規定的密封試驗壓力，再根據《安全閥安全技術監察規程》規定的“對于非封閉式安全閥，在一定時間內未聽到氣體泄漏聲即可認為密封試驗合格”要求判斷其密封性能是否符合要求。

升壓實跳法回座壓力的測試中，應特別注意蒸汽鍋爐上安全閥回座壓力值的符合性要求，而不是盲目性的測試其數值。根據《鍋爐安全技術監察規程》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%。

升壓實跳對在用安全閥的檢測是一種行之有效的方法，優點是直觀，結果最接近實際情況，且大部分設備上的安全閥都可實現回座壓力的測試。但檢測所需時間較長，升壓成本高，多次起跳會對密封面造成一定的損傷，且頻繁升降壓對設備也會造成一定的損傷。故對于此法應注意控制其檢測過程中的操作次數。

3 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。

4 結束語

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。實際應用和操作中要充分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。

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.