高智能化、自動化和網絡化的安全閥校驗管理系統

林 橋 張勝軍 肖超波 劉力成 彭泰援 鄒家華 王熾浩

(廣州特種承壓設備檢測研究院，廣州 510663)

安全閥作為特種設備安全保護的最后一道防線，廣泛應用于電力、石化及冶金等行業[1]，其作用是當設備的壓力超過限定值時能及時起跳，泄放部分氣體，使設備內壓力重新處于安全運行的范圍內，以避免設備因超壓引起的脹裂或物理爆炸[2]。安全閥在長期運行過程中，會出現整定壓力隨使用時間的推移發生某些偏差，或閥瓣受粘、彈簧剛度過硬或軟化、閥桿不對中、導向套生銹及密封面損壞等問題，為確保承壓設備的安全，國家規定必須對安全閥進行強制性定期校驗[3]。

目前，大多數安全閥校驗管理系統較為落后，校驗臺采用指針式壓力表，由校驗人員在開啟的瞬間讀取開啟數據，判斷校驗結果，并手工記錄數據，打印校驗銘牌，在校驗過程中，校驗人員必須手、眼、耳并用，精神處于高度緊張，而且校驗結果受校驗人員的技術水平及職業道德等人為因素的影響較大。安全閥流轉混亂，導致安全閥的校驗質量和效率低下，無法有效保護設備安全和滿足日益增加的安全閥校驗需求。針對這些問題，研究人員提出并研制了各種安全閥校驗系統。周一卉等采用壓力傳感器和測控軟件進行安全閥校驗并自動生成校驗結果，提出了整定壓力和密封性能實驗的判斷原則，減少了人為因素和外界干擾的影響[4]，但該系統只是單機版作業。郭興建等提出了安全閥校驗的信息化管理，將安全閥校驗和管理系統、企業局域網結合，實現多臺校驗臺的并網作業，并建立了簡單的安全閥數據庫[5]。馬小明等設計開發了基于Delphi7.0的安全閥自動校驗系統，通過觀察壓力時間曲線來獲得整定壓力[6]。胡佰龍等提出基于C/S網絡的多功能安全閥智能校驗系統的設計方案[7]。孫仁凡等開發的智能型安全閥校驗操作與管理系統將安全閥校驗系統與管理系統相結合，實現了安全閥的校驗，并將結果上傳至數據庫[8]。

上述安全校驗設備可以自動測定與記錄整定壓力，安全閥數據庫的建立和安全閥數據上傳OA系統并生成校驗報告，在一定程度上提高了安全閥校驗的質量和效率。但并沒有提及如何保證安全閥校驗流轉過程規范管理，無法實現安全閥校驗的流水線作業和網絡化。而筆者設計開發的高智能化、自動化和網絡化的安全閥校驗管理系統能有效解決上述問題，提高安全閥校驗的質量和效率。

1 安全閥校驗管理系統的組成①

安全閥校驗管理系統主要由OA管理系統、軟件部分和硬件部分組成。OA管理系統包括安全閥的校驗網上申請、受理、收費、校驗記錄生成和校驗報告的生成、審核、審批、發放。軟件部分主要包括壓力傳感器標定軟件、解體清洗與粗調軟件、校驗操作端軟件和倉儲管理軟件。硬件部分包括電腦主機、觸摸式顯示屏、不同量程的壓力傳感器、工業標記自動打印機和智能校驗儀。

開發安全閥校驗網上申請服務系統，并將該系統連接原有的鍋爐壓力容器數據庫，實現數據庫的共享，建立安全閥數據庫，減少數據輸入的重復性，提高安全閥校驗效率。通過將安全閥校驗軟件與OA系統連接，利用計算機網絡和條形碼技術，將安全閥受理、解體清洗、粗調、整定壓力校驗、密封性能實驗、校驗銘牌打印、入庫、出庫、校驗記錄的填寫和校驗報告的編制、審核、審批、打印、發放連接起來，實現網絡化的流水線作業。安全閥的校驗管理系統工作流程如圖1所示。

圖1 安全閥校驗管理系統工作流程

1.1 條形碼技術的應用

條形碼技術是自動識別技術的一種，其核心內容是利用光電掃描設備識讀條碼符號實現機器的自動識別，并快速、準確地將信息錄入到計算機進行處理，以達到自動化管理的目的。本系統將條形碼技術引入安全閥校驗中，讓安全閥在整個校驗流程中具有可由機器識別的唯一性標識、防止安全閥在校驗流轉過程中發生混亂、同時作為信息載體實現安全閥數據的調出。

安全閥在前臺受理后，生成該閥對應的條形碼，在安全閥掛上一個空白的校驗銘牌，同時將該條形碼貼在校驗銘牌背后。在校驗過程中，校驗人員掃描自己工號條形碼登錄校驗軟件，然后掃描安全閥的條形碼，從安全閥數據庫調出安全閥信息。通過條形碼技術和計算機網絡，實現安全閥信息的快速調出和儲存，從而實現安全閥的解體清洗、初調、整定壓力校驗、密封性能實驗、校驗銘牌打印、入庫和出庫的校驗流程的自動化、網絡化和高效率。

1.2 外網約檢系統

安全閥送檢人員一般是非技術人員，在填寫安全閥信息時容易填錯，或需要打電話咨詢單位技術人員，造成安全閥申請約檢時耗費大量的時間，受理效率較低，影響整個校驗流程的效率。為此開發了安全閥校驗網上申請服務系統。使用單位可以由技術人員在網上填寫安全閥相關信息，再由其他工作人員利用申請單號快速完成安全閥的約檢。該系統連接了原有的安全閥校驗數據庫、特種設備使用單位信息庫和鍋爐壓力容器數據庫，實現數據庫的信息共享，減少數據輸入的重復性，提高工作效率，縮短了安全閥受理時間，同時也確保了安全閥信息登記的準確性。

1.3 軟件

1.3.1解體清洗和粗調軟件

安全閥解體清洗和粗調軟件用于記錄安全閥解體清洗和粗調的結果和相應校驗人員姓名，同時也可統計校驗人員的工作量。輸入工號或掃描工號條形碼，進入解體清洗或粗調操作界面，然后掃描安全閥的條形碼，即可從數據庫調出該閥的信息。解體清洗或粗調結束后，在外觀檢查、解體檢查和粗調結論中選擇對應的結論提交。可以單個提交，也可以批量提交以提高效率。提交后，軟件將解體清洗或粗調的結果和操作人員姓名保存到安全閥數據庫。

1.3.2校驗操作端軟件

手動輸入或掃描工號條形碼，輸入密碼登錄校驗操作端軟件登錄界面。掃描安全閥的條形碼，將安全閥的信息從安全閥數據庫調出來，該閥的信息顯示在圖2的右側。點擊“安全閥校驗情況”即可看到該閥解體清洗、粗調的結論和操作人員。

圖2 安全閥基本信息顯示界面

調出安全閥信息后，校驗軟件根據安全閥信息中的“要求整定壓力”自動選取壓力傳感器通道，并顯示整定壓力的合格范圍。整定壓力校驗時，由壓力傳感器讀取數據實時顯示，校驗人員只需判斷該值是否在合格范圍即可。整定壓力校驗時，先調校，調校合格后再復核，連續3次校驗完成后，點擊保存，該閥的整定壓力校驗結果將上傳數據庫。整定壓力校驗結束后，若整定壓力校驗不合格，則校驗結束；若整定壓力校驗合格，則開始安全閥密封性能實驗。

該系統開發的校驗軟件提供了3種密封性能實驗方法：聽覺視覺檢查法、數氣泡法和1min最終壓力法。該校驗軟件可自動根據安全閥的工作介質是否有毒或可燃來選取密封性能實驗方法。如果工作介質是有毒、可燃的，則選取數氣泡法；否則，選擇聽覺視覺檢查法。1min最終壓力法是一種新的密封性能實驗方法，可作為參考方法。如果在密封性能實驗時，1min內壓力保持不變，則可判斷該安全閥密封性能實驗合格，縮短了密封性能實驗的時間。當密封性能實驗合格后，點擊保存，安全閥的密封性能實驗結果將上傳至安全閥數據庫，同時在單位OA報告系統生成安全閥校驗記錄和報告，并將該報告提交給安全閥報告審核人員。

1.3.3倉儲管理軟件

倉儲管理軟件用于記錄安全閥的入庫時間、入庫人、分配倉儲具體位置、出庫時間和出庫人。出庫時，可通過該軟件迅速找到安全閥的具體位置和入庫人員。在相應位置找不到安全閥時，可找該閥的入庫人尋找。當客戶來領閥而操作人員給錯了安全閥時，也可通過該軟件查詢到該閥的出庫人，從而追究其責任。通過倉儲管理軟件對安全閥的出、入庫進行規范的管理，不但提高了出、入庫的效率，而且有效防止出現安全閥丟失的現象。

入庫時選取安全閥放置位置，然后掃描其中一個安全閥條形碼，該閥所在受理單的安全閥信息全部調出，核對信息無誤后整單入庫。出庫時，輸入受理單號，則該受理單所有的安全閥信息將被調出，根據具體位置找到安全閥后，核對無誤整單出庫。

1.3.4壓力傳感器定標軟件

本校驗系統采用高精度的數字顯示壓力傳感器，為防止因壓力傳感器校驗或使用過程中出現零點漂移等原因引起誤差，造成大量校驗不準確的安全閥裝設到鍋爐壓力容器等承壓設備上。為此，開發了壓力傳感器定標軟件來自動校準和調整程序，如圖3所示。每天開機和關機前自動校驗校驗臺的系統氣密性和壓力表準確性，防止因校驗臺系統泄漏或壓力表指示失靈而造成大量安全校驗數據失效的事故。

圖3 定標系統界面

2 1min最終壓力法簡述

文獻[3]中推薦了兩種密封性能實驗方法，分別為聽覺視覺檢查法和數氣泡法。聽覺視覺檢查法適用于工作介質為無毒或不可燃的安全閥，該方法比較直觀，但受校驗人員的聽力水平和周圍環境噪音的影響。數氣泡法適用于工作介質為有毒或可燃的安全閥，該方法用的裝置比較復雜，且需要數氣泡的數量，耗時較長。而本系統所提出的1min最終壓力法，應用精度達到1kPa的高精度壓力傳感器采集數據，應用軟件實時顯示1min內的壓力降(圖4)，以壓力降的百分比來判斷安全閥密封性能實驗是否合格。

圖4 1min最終壓力降的顯示

3 校驗銘牌的自動打印

安全閥校驗工作結束后，不合格的要貼上紅色的不合格標簽；合格的要掛上校驗銘牌并鉛封以防止隨意改變已調整好的狀態。校驗銘牌上應有校驗單位名稱、校驗編號、整定壓力和下次校驗日期。通常校驗銘牌是用錘子敲打有0～9的鋼條，在校驗銘牌上生成校驗銘牌的相關信息，使工作人員勞動強度大，容易打印錯誤，而且銘牌生成效率低，甚至打印不清晰。為此，本安全閥校驗管理系統引進工業領域已經非常成熟的工業標記自動打印技術。在安全閥校驗結束后，合格的安全閥將在生成“校驗銘牌.txt”文件。通過打標軟件讀入該文件，并輸送至工業標記自動打印機打印校驗銘牌。此方法有效地提高了校驗銘牌的打印效率，降低了檢驗員的工作量和校驗銘牌的出錯率，也使校驗銘牌打印得更清楚。

4 結束語

通過應用安全閥校驗應用管理系統，改變了安全閥校驗效率低、校驗結果受人為因素影響大的不足。該系統依托廣州特種承壓設備檢測研究院OA系統和鍋爐壓力容器數據庫，設計開發了一系列的軟件。利用條形碼技術和計算機網絡，將各校驗軟件與OA管理系統對接，實現安全閥約檢、受理、解體清洗、粗調、入庫、出庫、校驗記錄和校驗報告的填寫審核、審批、發放的網絡化。校驗過程中，只需掃描條形碼即可調出安全閥信息，不需要人工輸入任何數據，且校驗得到的數據不需要人工記錄，可由軟件自動上傳數據庫并生成校驗記錄和校驗報告，從而有效防止人為因素造成的數據不準確或者校驗記錄丟失現象的發生。同時，應用條形碼技術，使整個校驗流程的溯源性增強，如果某個工序出現問題，可進入系統并迅速找出該工序的操作人員，確保落實各工序操作人員的責任。

智能化、自動化和網絡化的校驗系統降低了校驗人員的勞動強度，保證了整定壓力和密封性能實驗的準確性，從而保障特種承壓設備的安全，杜絕了重大安全事故的發生，還可以提高工作效率并節省成本。