淺談安全閥在線檢測

林燏

摘 要：安全閥在線檢測主要是對安裝于設(shè)備上的安全閥在受壓或不受壓狀態(tài)下進(jìn)行檢測。該檢測技術(shù)因其優(yōu)點(diǎn)突出，一出現(xiàn)就在電力、化工等行業(yè)引起廣泛的關(guān)注。該文對安全閥在線檢測中的升壓實(shí)跳法和檢測儀檢測法的特點(diǎn)、應(yīng)用進(jìn)行了分析，并提出了一些較為實(shí)用的見解。

關(guān)鍵詞：安全閥 在線檢測 升壓實(shí)跳 檢測儀

中圖分類號(hào)：TH138.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（a）-0046-02

Abstract：In this paper， it analyzes features and applications of methods for increased pressure to jump and detector in on-line detection of safety valve and puts forward some practical views.

Key words：Safety valve；On-linedetection；Increased pressure to jump；Detector

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(fā)展起來的一門新技術(shù)[1]，其主要是對安裝于設(shè)備上的安全閥在受壓或不受壓狀態(tài)下進(jìn)行檢測。該檢測技術(shù)可延長裝置生產(chǎn)的工作周期，滿足企業(yè)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(yùn)輸、回裝等序列工作及輔助材料費(fèi)用，可克服溫度、介質(zhì)和背壓效應(yīng)對整定壓力的影響等優(yōu)點(diǎn)。因此，其一出現(xiàn)就在電力、化工等行業(yè)內(nèi)引起了極大興趣。目前，在線檢測的方法主要由采用被保護(hù)系統(tǒng)及其壓力或其它壓力源進(jìn)行測試（升壓實(shí)跳）和采用輔助開啟裝置（檢測儀）進(jìn)行測試兩種[2]。以下該文就上述兩種方法的特點(diǎn)、應(yīng)用及使用中的注意點(diǎn)進(jìn)行分析探討。

1 升壓實(shí)跳

升壓實(shí)跳是通過提高設(shè)備上安全閥的入口介質(zhì)壓力使安全閥開啟，它必須在安全閥受壓狀態(tài)下進(jìn)行。在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中升壓實(shí)跳法除了可進(jìn)行整定壓力的調(diào)校外，在滿足一定條件下還可完成以下兩項(xiàng)目的測試。

（1）具有足夠壓力和容量承壓設(shè)備上安全閥回座壓力的測試。這對于常規(guī)的離線校驗(yàn)臺(tái)來說是無法實(shí)現(xiàn)的。

（2）對介質(zhì)為氣體的非封閉式安全閥，當(dāng)其入口壓力小于規(guī)定的密封試驗(yàn)壓力時(shí)，也可進(jìn)行密封性測試。該測試法是在安全閥的整定壓力調(diào)整完畢后，將安全閥的入口壓力升至規(guī)定的密封試驗(yàn)壓力，再根據(jù)《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定的“對于非封閉式安全閥，在一定時(shí)間內(nèi)未聽到氣體泄漏聲即可認(rèn)為密封試驗(yàn)合格”要求判斷其密封性能是否符合要求。

對安全閥在線檢測來講，升壓實(shí)跳法特別適用于重錘杠桿式安全閥。這是由于重錘杠桿式安全閥無閥桿，無法采用檢測儀進(jìn)行檢測，且動(dòng)作與性能不太受溫度影響。與重錘杠桿式安全閥不同，彈簧式安全閥的升壓實(shí)跳就應(yīng)注意其溫度的影響。筆者在對電站鍋爐上安全閥升壓實(shí)跳的檢測中，多次發(fā)現(xiàn)一些彈簧式安全閥前后兩次升壓實(shí)跳所測出的整定壓力值差異較大，而且前后兩次升壓實(shí)跳的間隔時(shí)間越短，排放時(shí)間越長，整定壓力值差異越大；間隔時(shí)間越長，排放時(shí)間越短，整定壓力值差異越小。經(jīng)分析出現(xiàn)這種情況的主要原因在于安全閥起跳排放高溫介質(zhì)后，使其彈簧溫度瞬間升高，彈簧彈性模量下降，致剛度下降，彈簧力減小。在彈簧工作溫度未恢復(fù)到原工作狀態(tài)而立即進(jìn)行下一次的升壓實(shí)跳，便會(huì)出現(xiàn)原定的整定壓力值變小。這對于一些性能較差的安全閥尤為明顯。因此，對工作在高溫介質(zhì)下的彈簧式安全閥在升壓實(shí)跳中應(yīng)特別注意安全閥排放后溫度的影響，以免造成所確定的整定壓力有較大的偏差。

升壓實(shí)跳法回座壓力的測試中，應(yīng)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(shù)值。根據(jù)《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)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(shí)跳對在用安全閥的檢測是一種行之有效的方法，優(yōu)點(diǎn)是直觀，結(jié)果最接近實(shí)際情況[3]，且大部分設(shè)備上的安全閥都可實(shí)現(xiàn)回座壓力的測試。但檢測所需時(shí)間較長，升壓成本高，多次起跳會(huì)對密封面造成一定的損傷，且頻繁升降壓對設(shè)備也會(huì)造成一定的損傷。故對于此法應(yīng)注意控制其檢測過程中的操作次數(shù)。

2 檢測儀檢測法

檢測儀檢測法是依靠儀器提供一個(gè)向上的附加提升力，利用這個(gè)力和設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力的總和來克服彈簧的預(yù)緊力，使閥門開啟。或者在沒有介質(zhì)壓力作用下，僅由外部向上的附加提升力來來克服彈簧的預(yù)緊力使閥門開啟，從而實(shí)現(xiàn)對閥門整定壓力的調(diào)校。它在安全閥受壓或不受壓狀態(tài)下都可進(jìn)行。其開啟時(shí)力的平衡關(guān)系見圖1。

如圖1所示，安全閥在無附加提升力的作用下開啟時(shí)的受力平衡關(guān)系：

F=PS·S （1）

如圖2所示，安全閥在介質(zhì)壓力及向上附加提升力的共同作用下開啟時(shí)的受力平衡關(guān)系：

F=P0S+△F （2）

由（1）與（2）式聯(lián)立可得：

PS=P0+△F/S （3）

式中：F—彈簧預(yù)緊力；PS—安全閥整定壓力；P0—安全閥入口壓力；

S—介質(zhì)作用在閥瓣上的有效密封面積；△F—向上的附加提升力；

式（3）中安全閥入口壓力、向上的附加提升力都可現(xiàn)場測得，因此僅需得出有效密封面積便可知道安全閥整定壓力。

安全閥關(guān)閉件接觸表面上的質(zhì)點(diǎn)不可能百分之百的絕對接觸，因而有效密封面積并非簡單地指閥瓣內(nèi)徑所包圍介質(zhì)的作用面積。目前，要測定工作狀態(tài)下安全閥的有效密封面積主要是通過檢測儀，采用壓差法和通過改變定壓螺母兩種方法計(jì)算安全閥有效密封面積。壓差法需改變介質(zhì)壓力，但在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)出現(xiàn)以下情況：（1）由于工藝的要求而無法改變系統(tǒng)介質(zhì)壓力而無法應(yīng)用；（2）變換后的壓力，由于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的原因難以穩(wěn)定，造成所測出的誤差較大。改變定壓螺母法需知道在一定的彈簧壓力級(jí)范圍內(nèi)，定壓螺母旋轉(zhuǎn)一圈，開啟壓力改變的百分?jǐn)?shù)A%，但這個(gè)參數(shù)必須是安全閥廠家提供，一般難以獲取，且在不同的環(huán)境下，彈簧剛度有可能發(fā)生變化，造成A發(fā)生變化。因此，最好在安全閥拆卸檢查或離線校驗(yàn)時(shí)預(yù)先進(jìn)行有效密封面積的確定。離線確定有效密封面積多采用的算法是對解體后的安全閥，分別測量閥瓣及閥座的內(nèi)、外徑，然后取內(nèi)徑大者的內(nèi)外徑算術(shù)平均值作為有效密封直徑，再求出有效密封面積，但這是一種近似等效的算法，并不是十分精確。此外，由于需要拆裝安全閥，工作量也大。故建議采用以下做法，即先通過離線校驗(yàn)臺(tái)調(diào)整出一整定壓力值，在安全閥不受壓的情況下，利用檢測儀測出需多大的向上附加提升力可使該安全閥開啟，此時(shí)安全閥入口壓力為0，式（3）變換成下式：

PS=△F/S （4）

在整定壓力值及向上附加提升力已確定情況下，根據(jù)式（4）即可算出有效密封面積。筆者在多次的現(xiàn)場實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)采用該法確定的有效密封面積對工作狀態(tài)下安全閥整定壓力的定值更為準(zhǔn)確。因此，有效密封面積最好采用檢測儀進(jìn)行離線反推法計(jì)算。

在應(yīng)用中檢測儀檢測法不能用于非彈簧式安全閥，對部分彈簧內(nèi)置式而無閥桿的安全閥也不適用。它也無法像升壓實(shí)跳法對回座壓力進(jìn)行測試。但對介質(zhì)為氣體的非封閉式安全閥，當(dāng)其入口壓力小于規(guī)定的密封試驗(yàn)壓力時(shí)，也可進(jìn)行密封性測試。測試的關(guān)鍵就是在安全閥達(dá)到規(guī)定密封壓力時(shí)，檢測儀需要提供多大的向上附加提升力，根據(jù)《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》密封試驗(yàn)壓力的要求及上式（3）可推出附加提升力如下：

當(dāng)安全閥開啟壓力>0.3MPa時(shí)

△F=（0.9 PS-P0）S （5）

當(dāng)安全閥開啟壓力≤0.3MPa時(shí)

△F=（PS-0.03-P0）S （6）

在測試時(shí)，根據(jù)（5）或（6）式求得向上附加提升力的大小，通過檢測儀對安全閥施加該力，而密封性能的合格性判斷依據(jù)同上述升壓實(shí)跳中的判斷法。

目前，檢測儀檢測的判開方法除了升壓實(shí)跳法中的音頻法外，還有位移、特征點(diǎn)兩種方法。

（1）音頻法用聽覺感知安全閥的開啟，即以開始聽到介質(zhì)的連續(xù)排放聲為判開準(zhǔn)則，這當(dāng)然與人的主觀因素有很大的關(guān)系。

（2）位移法則采用閥瓣的微動(dòng)，來判斷安全閥的開啟，但目前市面上的檢測儀多以測量閥桿的微動(dòng)來間接地反映閥瓣的微動(dòng)。但在實(shí)際檢測中還應(yīng)考慮到是否由于閥瓣與閥座粘死、閥瓣卡死等問題，而造成檢測時(shí)僅僅是閥桿動(dòng)了，閥瓣未動(dòng)，而錯(cuò)誤的將其判斷為開啟。因此，用該判開法檢測前，對于帶提拉扳手的安全閥應(yīng)該預(yù)先進(jìn)行提拉使其排放，對無扳手的安全閥應(yīng)用檢測儀提供向上附加提升力讓其少量排放。只有確保閥瓣能正常動(dòng)作時(shí)，使用該法，才不會(huì)造成誤調(diào)、誤判。

（3）特征點(diǎn)法利用檢測儀測試時(shí)安全閥開啟與關(guān)閉時(shí)向上附加提升力的突變，即檢測儀測試的過程曲線拐點(diǎn)來判斷安全閥的開啟，如圖3所示。

這種方法得到的整定壓力值實(shí)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(chǎn)生一定的影響。

3 結(jié)語

安全閥在線檢測法給使用單位帶來了一定的便利，但其應(yīng)用的好壞不僅取決于對安全閥相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確掌握，還取決于操作人員在現(xiàn)場的經(jīng)驗(yàn)及熟練程度。此外，在線檢測法對于粘稠性較大或含有固體顆粒物夾雜工作介質(zhì)也不建議采用，因?yàn)榇祟惤橘|(zhì)排放時(shí)對密封面損傷較大，甚至?xí)吃诿芊饷嫔希斐苫刈蟪霈F(xiàn)泄漏；對于易燃、易爆、有毒介質(zhì)要慎重使用，應(yīng)具備安全防護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 余華山.安全閥在線檢測[J].中國鍋爐壓力容器安全，1992（5）.

[2] 安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程.國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局[S].2006.

[3] 周震.安全閥[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013：240-251.