關于安全閥整定壓力判定方法的討論

孫 琦 丁二喜

(深圳市特種設備安全檢驗研究院 深圳 518029)

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，在規定的運行條件下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。

整定壓力是安全閥重要的技術指標之一，《安全閥安全技術監察規程》“E2.2校驗項目”規定安全閥的校驗項目包括整定壓力和密封性能，整定壓力試驗不得少于3次，每次都必須達到規程及相應標準的合格要求。GB/T12243-2005《彈簧直接載荷式安全閥》對整定壓力偏差做出了嚴格規定。因此，安全閥整定壓力判定準確與否對承壓類特種設備安全至關重要。

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(深圳特檢院、合肥通用所、國家泵閥中心)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。根據安全閥整定壓力的定義知，整定壓力就是彈簧作用在閥瓣上的力與閥門進口處測量的表壓力一致時的壓力，但此時閥瓣有沒有發生位移即有沒有開高顯示未作定義，如何判定也未作規定。究竟哪種判定方法更為合理、科學，需要進行進一步的研究與討論。

1 安全閥整定壓力的具體判定方法程序

1.1 壓力曲線拐點判定法或聽聲音法

安全閥校驗整定壓力的壓力曲線拐點判定法或聽聲音法一般在校驗臺上進行，其操作步驟是：緩慢升高安全閥進口壓力，當達到預定整定壓力時，閥瓣開啟，排出一定量氣體，由于安全閥下氣罐儲氣量有限，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，判定時也結合安全閥發出的聲音。顯然，此時安全閥是已開始泄漏或開啟，開啟高度的大小與閥瓣與閥座間產生動量大有關。閥瓣產生動量大，開啟高度高；反之則小。

1.2 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，控制升壓速率不超過0.01MPa/s，這時，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。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，閥桿開高出現可辯位移，此時安全閥進口壓力判定為整定壓力。考慮到位移傳感器的誤差，從實際運行經驗及相關比對試驗總結：設定開高出現0.1mm(對于蒸汽型式試驗還要考慮并消除高溫產生熱膨脹的影響)，同時，開高曲線出現拐點處所對應的壓力值為宜。

2 安全閥整定壓力的具體判定方法分析

兼顧考慮在誤差允許范圍內的操作便利性，針對兩種不同方法，哪一種更合理、準確、科學，分析與討論如下：

2.1 壓力曲線拐點判定法或聽聲音法

1)從操作過程可以看出，整定壓力曲線拐點判定法本質上利用當安全閥達到預定整定壓力時，可能出現微量泄漏，由于被檢安全閥下試驗容器儲氣量有限，使校驗臺上壓力表急劇下降。但是值得注意的是，根據GB/T12243-2005《彈簧直接載荷式安全閥》“5.6密封性”的相關規定，以空氣介質為例，在90%整定壓力下，該標準規定了不同的整定壓力下，安全閥是是允許有泄漏的，并規定了最大允許泄漏率，在此標準下，安全閥密封性能指標合格。當壓力繼續上升，達到90%～100%整定壓力過程中，安全閥的泄漏會進一步加大，但泄漏多少是合格標準未作規定。顯然，根據操作人員操作手法及經驗的不同，90%～100%整定壓力中的過程壓力值都可能判定為整定壓力。

2)TSG ZF001-2006《安全閥安全技術監察規程》“附件G”推薦的安全閥校驗系統(氣體)中規定試驗容器容積一般不小于0.5m3，儲氣罐容積一般不小于1m3。但目前各地檢驗機構對此標準規定不夠重視，安全閥校驗臺很難達到此項規定。這樣，在安全閥發生微量泄漏時，壓力保不住，壓力表急劇下降，會造成整定壓力判定誤差。

3)安全閥校驗的整定壓力曲線拐點判定法通常采用閥瓣猛烈、快速離開閥座時發出“砰”的聲音作為輔助判定條件，但是，部分帶調節圈安全閥如果安全閥調節圈位置不當，或部分完全不帶調節圈安全閥，由于閥座和閥瓣間無法積聚足夠的能量，安全閥開啟時不會發出“砰”的聲音。這樣，校驗人員在操作過程中應考慮因允許范圍內的泄漏引起壓力表指示的下降。

2.2 開高位移判定法

1)從操作過程可以看出，該法本質上是當安全閥達到預定整定壓力時，閥瓣出現位移，閥桿開高出現可辯位移，此時安全閥進口壓力判定為整定壓力。這里強調閥瓣出現位移，閥桿開高出現可辯位移。此法在實際運用中更加客觀，影響因素較少。

2)在《泄壓裝置的檢查》 API RP 576中的3.4.13提出“前泄”的概念：前泄是指開啟前，發生在低于整定壓力的進口靜壓而存在于閥座和閥瓣間可壓縮流體的可以聽見或看見的泄漏。從以上定義并根據實際型式試驗經驗發現，部分安全閥因設計的不同，安全閥在低于整定壓力時可能會聽見或看見泄漏，此靜壓力俗稱“前泄壓力”。顯然，“前泄壓力”不是整定壓力。而安全閥壓力參數系列關系由低到高依次應該為：密封壓力-前泄壓力(部分閥門有)-整定壓力-排放壓力。對于有“前泄壓力”的安全閥，如果不采用開高位移判定法，“前泄壓力”就可能誤判定為整定壓力。

3 安全閥整定壓力不同判定方法比對試驗

選取型號A48Y-100C、規格DN150、預整定壓力6.8MPa、帶下調節圈的安全閥，采用壓力曲線拐點判定法或聽聲音法、開高位移判定法兩種方法進行安全閥的整定壓力調整比對試驗，試驗結果如下：

3.1 校驗臺校驗第一次試驗

緩慢升壓，到達6.5MPa時壓力表指針出現停滯不動并下降，但沒有閥瓣動作聲音也無明顯氣流出來。根據以往經驗，壓力表指針陡降并有閥瓣動作聲音檢驗員才作判斷，于是該檢驗員稍稍開大進氣閥壓力表指針繼續緩慢上升，在6.6MPa時，壓力表指針再次停滯不動并下降，但仍沒有閥瓣動作聲音，有明顯氣流出來聲音。經過3次試驗，過程與結果均一致，該檢驗人員判定安全閥整定壓力為6.6MPa。

3.2 校驗臺校驗第二次試驗

第二次試驗更換另外一名安全閥檢驗人員執行，在緩慢升壓過程中稍稍開大進氣閥(升壓速度大于前者)，在6.6MPa時，出現壓力表指針停滯不動并下降，但沒有閥瓣動作聲音，也無明顯氣流出來；再次開大進氣閥壓力表指針繼續緩慢上升，在6.7MPa時，壓力表指針再次停滯不動并下降，仍沒有閥瓣動作聲音，但有明顯氣流出來聲音；經過3次試驗，過程與結果均一致，該檢驗人員判定安全閥整定壓力為6.7MPa。

3.3 開高位移判定法試驗

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，測量介質空氣。在緩慢升壓過程中，在6.7MPa時該安全閥沒有閥瓣動作聲音，但有明顯氣流出來聲音，閥桿開高顯示為零；繼續升壓6.8MPa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6.8MPa。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6.8MPa。同時更換操作人員、改變升壓速度，試驗結果均一致，未出現校驗臺上校驗結果不一致的現象。

對于同一只安全閥，在未調整安全閥的情況下，安全閥的整定壓力測量出現了三個結果。究其原因是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。

4 建議

1)在有條件的情況下，整定壓力的判定應采用開高位移判定法；

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、設計中有前泄現象或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/T12243-2005 彈簧直接載荷式安全閥 [S]

3 API RP 576-2009 泄壓裝置的檢查 [S]