關(guān)于調(diào)節(jié)圈對全啟式安全閥整定壓力校驗(yàn)影響的討論

孫 琦 謝青延

（深 市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院 深 518029）

關(guān)于調(diào)節(jié)圈對全啟式安全閥整定壓力校驗(yàn)影響的討論

孫 琦 謝青延

（深 市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院 深 518029）

安全閥整定壓力是安全閥重要的技術(shù)指標(biāo)之一，整定壓力與彈簧松緊的調(diào)節(jié)有關(guān)，排放壓力、開啟高度及回座壓力與調(diào)節(jié)圈位置有關(guān)。但在實(shí)際工作中，整定壓力也與調(diào)節(jié)圈位置有關(guān)，我們通過一起檢驗(yàn)案例，具體分析其產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的防范措施及注意事項(xiàng)。

整定壓力 完全閥 調(diào)節(jié)圈 開高位移

1 檢驗(yàn)案例

2014年5月，深圳市某使用單位反映：深圳特檢院校驗(yàn)的某安全閥在達(dá)到整定壓力并超過整定壓力上偏差允許值，安全閥未起跳。為此，筆者對安全閥重新校驗(yàn)，校驗(yàn)過程中未發(fā)現(xiàn)異常，彈簧未作調(diào)整，整定壓力不變。安全閥重新安裝在設(shè)備上，達(dá)到整定壓力后仍未起跳。對此安全閥異常現(xiàn)象筆者進(jìn)行了原因分析、比對試驗(yàn)并采取了整改措施。

1.1安全閥技術(shù)參數(shù)

A42Y-64；DN50；整定壓力2.40MPa；使用介質(zhì)：空氣。

1.2安全閥比對試驗(yàn)

安全閥比對試驗(yàn)分三種：現(xiàn)場實(shí)跳、校驗(yàn)臺(tái)校驗(yàn)、型式試驗(yàn)裝置檢驗(yàn)，試驗(yàn)介質(zhì)為空氣。

1）現(xiàn)場實(shí)跳：整定壓力2.50MPa；

2）校驗(yàn)臺(tái)校驗(yàn)：整定壓力2.40MPa；

3）型式試驗(yàn)裝置檢驗(yàn)（見圖1）：整定壓力2.51MPa。

圖1 型式試驗(yàn)檢驗(yàn)裝置整定壓力

針對以上整定壓力出現(xiàn)的偏差，我們對其定義、判定方法及比對試驗(yàn)進(jìn)行了原因分析，具體如下。

2 整定壓力定義及判定方法

2.1 整定壓力定義

GB/T 12241—2005 《安全閥一般要求》、GB/T 12242—2005 《壓力釋放裝置性能試驗(yàn)規(guī)范》及TSG ZF 001—2006 《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》定義安全閥的整定壓力是指安全閥在運(yùn)行條件下開始開啟的預(yù)定壓力，是在閥門進(jìn)口處測量的表壓力。在該壓力下，按規(guī)定的運(yùn)行條件由介質(zhì)壓力產(chǎn)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。

可以看出，規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)給出其定義，并沒有給出具體的判定方法。具體而言，在介質(zhì)壓力產(chǎn)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時(shí)，閥瓣是否離開閥座未作界定。

2.2 前泄的定義

API RP 576 《泄壓裝置的檢查》，提出了兩個(gè)不同壓力的概念：

開啟壓力：存在可測量的閥瓣開啟高度或泄放流體變?yōu)檫B續(xù)時(shí)的進(jìn)口靜壓力，可由視覺、觸覺或聽覺感知；

整定壓力：操作條件下泄放閥調(diào)整到開始開啟時(shí)的進(jìn)口表壓；

前泄：開啟前，發(fā)生在低于整定壓力的進(jìn)口靜壓而存在于閥座與閥瓣間可壓縮流體的可以聽見或看見的泄漏。

以上可以看出：泄壓裝置的動(dòng)作可以分為前泄和開啟，開啟壓力即為整定壓力；同時(shí)，開啟、整定壓力有明確、客觀的判定方法：存在可測量的閥瓣開啟高度。

2.3 整定壓力的判定

目前，國內(nèi)各特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對安全閥整定壓力的判定方法一般有兩種：壓力曲線拐點(diǎn)判定法或聽聲音法。國內(nèi)安全閥型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)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(yàn)機(jī)構(gòu)及制造廠（如美國國家鍋爐壓力容器委員會(huì)壓力釋放部門NBBI、美國GE能源集團(tuán)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，其本質(zhì)上也為開高（閥瓣）位移測量。

《壓力釋放裝置 性能試驗(yàn)規(guī)范》對開高測量儀表的技術(shù)要求為：開高測量儀表的分辨率應(yīng)不低于0.02mm，考慮到儀表允許誤差，國內(nèi)安全閥型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)一般把閥瓣開啟高度達(dá)到0.03mm時(shí)閥門進(jìn)口表壓設(shè)為開啟壓力，即為整定壓力。

2.4 校驗(yàn)臺(tái)校驗(yàn)的整定壓力判定

安全閥校驗(yàn)整定壓力的操作步驟是：緩慢升高安全閥進(jìn)口壓力，當(dāng)達(dá)到預(yù)定整定壓力時(shí)，閥瓣微微開啟，排出一定量氣體，由于安全閥下儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣量有限，校驗(yàn)臺(tái)上壓力表急劇下降，壓力表指針?biāo)_(dá)到最大值即為安全閥整定壓力。當(dāng)然，判定時(shí)也應(yīng)結(jié)合安全閥發(fā)出的聲音。

2.5 安全閥型式試驗(yàn)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(yàn)容積的試驗(yàn)容器上進(jìn)行，其操作步驟是：緩慢升高安全閥進(jìn)口壓力即試驗(yàn)容器壓力，當(dāng)達(dá)到預(yù)定整定壓力90%時(shí)，安全閥可能產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象，也可能不產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象，即使安全閥產(chǎn)生了泄漏現(xiàn)象，只要閥瓣未出現(xiàn)位移，此時(shí)壓力不判定為整定壓力而判斷為前泄。由于試驗(yàn)容器容積足夠大，同時(shí)在保持一定閥門進(jìn)氣開度情況下，試驗(yàn)容器壓力會(huì)繼續(xù)緩慢升高，當(dāng)達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，閥瓣出現(xiàn)位移，閥桿開高出現(xiàn)可辨位移（閥瓣開啟高度達(dá)到0.03mm），此時(shí)安全閥進(jìn)口壓力判定為整定壓力。

3 原因分析

一般知識與經(jīng)驗(yàn)告訴大家：整定壓力與彈簧松緊有關(guān)，排放壓力、開啟高度及回座壓力與調(diào)節(jié)圈位置有關(guān)。但在實(shí)際工作中，整定壓力也與調(diào)節(jié)圈位置有關(guān)，具體分析如下。

3.1 全啟式安全閥調(diào)節(jié)圈工作原理

調(diào)節(jié)圈是全啟式安全閥的重要部件之一，調(diào)節(jié)圈分上調(diào)節(jié)圈和下調(diào)節(jié)圈，有的廠家甚至有兩個(gè)以上調(diào)節(jié)圈，利用調(diào)節(jié)圈對排放壓力、回座壓力及閥門開啟高度進(jìn)行調(diào)整。下調(diào)節(jié)圈工作原理如圖2所示。

圖2 下調(diào)節(jié)圈工作原理圖

通常下調(diào)節(jié)圈安裝在閥座上部。閥座調(diào)節(jié)圈（下調(diào)節(jié)圈，也稱助跳環(huán)）用來改變閥瓣與調(diào)節(jié)圈之間通道的大小，從而改變閥門初始開啟時(shí)在閥瓣與調(diào)節(jié)圈之間腔室內(nèi)壓力積聚的大小。升高閥座調(diào)節(jié)圈時(shí)，壓力積聚的程度大，閥門能突然急速開啟。

符合閥瓣與調(diào)節(jié)圈間歇設(shè)計(jì)要求的安全閥工作時(shí)，當(dāng)安全閥出現(xiàn)前泄，閥瓣與調(diào)節(jié)圈之間腔室內(nèi)壓力積聚達(dá)到一定程度，閥瓣會(huì)升高，存在可測量的閥瓣開啟高度，安全閥開啟。

但在實(shí)際工作中，由于閥瓣與調(diào)節(jié)圈之間間歇過大（下調(diào)節(jié)圈位置過下），當(dāng)閥瓣出現(xiàn)前泄，它們之間腔室內(nèi)壓力積聚的太小，未存在可測量的閥瓣開啟高度，此時(shí)，安全閥進(jìn)口壓力繼續(xù)升高，直至前泄量增大，腔室內(nèi)積聚的壓力增大，閥瓣會(huì)升高，存在可測量的閥瓣開啟高度，安全閥開啟。

從以上分析可以看出：在一定設(shè)備技術(shù)條件下，下調(diào)節(jié)圈位置朝下，整定壓力升高；下調(diào)節(jié)圈位置朝上，整定壓力下降。這里一定設(shè)備技術(shù)條件是指：

1）調(diào)節(jié)圈位置不符合設(shè)計(jì)要求；

2）安全閥下容器容積過小。

3.2 整定壓力誤差分析

為查明問題原因，筆者未對安全閥作任何調(diào)整，在校驗(yàn)臺(tái)、型式試驗(yàn)裝置及現(xiàn)場實(shí)跳進(jìn)行比對，進(jìn)行整定壓力誤差分析。

●3.2.1 安全閥校驗(yàn)臺(tái)校驗(yàn)誤差

該安全閥校驗(yàn)采用整定壓力曲線拐點(diǎn)法判定。操作人員緩慢升高安全閥進(jìn)口壓力，當(dāng)達(dá)到預(yù)定整定壓力2.40MPa時(shí)，閥瓣微微開啟，由于安全閥下儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣量有限，校驗(yàn)臺(tái)上壓力表達(dá)到2.40MPa后急劇下降，安全閥整定壓力即為2.40MPa。

由于安全閥調(diào)節(jié)圈位置不當(dāng)，閥座和閥瓣間無法積聚足夠的能量，安全閥開啟時(shí)未發(fā)出“砰”的聲音。

●3.2.2 安全閥型式試驗(yàn)的開高位移判定法

該試驗(yàn)在安全閥型式試驗(yàn)裝置上進(jìn)行，試驗(yàn)容器容積3.5m3， 儲(chǔ)氣罐容積7.5m3，測量介質(zhì)為空氣。在緩慢升壓過程中，在2.40MPa時(shí)該安全閥沒有閥瓣動(dòng)作聲音，但有明顯氣流出來的聲音，閥桿開高顯示為零；繼續(xù)升壓至2.51MPa時(shí)，出現(xiàn)0.1mm 的開高顯示，隨后閥瓣離開閥座并發(fā)出“砰”的聲音，從開高曲線上找出“曲線拐點(diǎn)處”對應(yīng)壓力值為2.51MPa。經(jīng)過3次試驗(yàn)，過程與結(jié)果均一致，檢驗(yàn)人員判定安全閥整定壓力為2.51MPa（見圖1）。

●3.2.3 現(xiàn)場實(shí)跳

安裝現(xiàn)場為在用壓力容器，使用介質(zhì)為空氣，溫度為常溫。安全閥安裝在6m高處。為精確測量，筆者在現(xiàn)場安裝腳手架作為檢測、觀測平臺(tái)。

升壓過程中，當(dāng)達(dá)到預(yù)定整定壓力2.40MPa時(shí)，安全閥出現(xiàn)前泄。但由于設(shè)備安裝位置離地面較遠(yuǎn)，地面操作無法感知，觀測平臺(tái)校驗(yàn)人員可觀測。繼續(xù)升壓，當(dāng)達(dá)到2.50MPa時(shí)，安全閥突然開啟，正常排放。檢驗(yàn)人員判定安全閥整定壓力為2.50MPa。

●3.2.4 原因分析

1）從以上比對試驗(yàn)可看出，對同一只安全閥，由于日常檢驗(yàn)中的安全閥校驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)容器、儲(chǔ)氣罐容積一般不能滿足《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，當(dāng)安全閥規(guī)格較大，出現(xiàn)允許范圍內(nèi)的泄漏或前泄，誤把允許范圍內(nèi)泄漏或前泄時(shí)的靜壓力判定為整定壓力。

2）調(diào)節(jié)圈位置不當(dāng)，安全閥閥瓣不能達(dá)到規(guī)定開啟高度。

●3.2.5 分析結(jié)果的試驗(yàn)驗(yàn)證

經(jīng)安全閥解體后，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)圈位置在可調(diào)整位置范圍中間以下，具體位置為：下調(diào)節(jié)圈與閥瓣并圈后下行2圈。

為驗(yàn)證分析結(jié)果，筆者用此安全閥在型式試驗(yàn)裝置上，在彈簧預(yù)緊量不變的情況下，針對不同調(diào)節(jié)圈位置，進(jìn)行整定壓力的比對試驗(yàn)，其結(jié)果如下：

1）調(diào)節(jié)圈位置為并圈后下行2/3圈，整定壓力2.41MPa，見圖3。

圖3

2）調(diào)節(jié)圈位置為并圈后下行1圈，整定壓力2.44MPa，見圖4。

圖4

3）調(diào)節(jié)圈位置為并圈后下行3/2圈，整定壓力2.48MPa，見圖5。

圖5

4）調(diào)節(jié)圈位置為并圈后下行2圈，整定壓力2.53 MPa，見圖6。

圖6

以上試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了前面的理論分析，可以看出：下調(diào)節(jié)圈位置朝下，整定壓力升高；下調(diào)節(jié)圈位置朝上，整定壓力下降。

●3.2.6 問題的處理

經(jīng)多方研究，確定合適的調(diào)節(jié)圈位置為并圈后下行1圈，同時(shí)，在校驗(yàn)臺(tái)上調(diào)松彈簧，安全閥定壓2.40MPa，并重新進(jìn)行比對試驗(yàn)。三次試驗(yàn)結(jié)果整定壓力都為2.40MPa。

值得注意，在安全閥校驗(yàn)臺(tái)校驗(yàn)時(shí)，安全閥開啟應(yīng)發(fā)出“砰”的聲音。但是，這里并不是強(qiáng)調(diào)發(fā)出“砰”的聲音是安全閥校驗(yàn)方法正確的標(biāo)志。整定壓力正確與否應(yīng)與現(xiàn)場實(shí)跳為準(zhǔn)。

4 建議

1）調(diào)節(jié)圈位置是安全閥重要的技術(shù)參數(shù)之一，在上世紀(jì)90年代的安全閥型式試驗(yàn)報(bào)告中明確記錄調(diào)節(jié)圈的位置，以方便試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)。因此，建議在《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的安全閥出廠資料中明確要求標(biāo)注調(diào)節(jié)圈的位置。

2）日常校驗(yàn)無法采用開高位移判定法而采用壓力曲線拐點(diǎn)判定法時(shí)，應(yīng)確保安全閥校驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)容器、儲(chǔ)氣罐容積滿足《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，以確保消除因允許范圍內(nèi)泄漏或前泄所造成的影響。

3）對于安全閥規(guī)格較大的、校驗(yàn)過程中未出現(xiàn)閥瓣離開閥座發(fā)出“砰”聲音的，為消除允許范圍內(nèi)泄漏或前泄的影響，安全閥安裝使用后，應(yīng)進(jìn)行“升壓實(shí)跳”試驗(yàn)。

［1］ TSG ZF001—2006《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》［S］.

［2］ GB/T 12243—2005《彈簧直接載荷式安全閥》［S］.

［3］ 泄壓裝置的檢查API RP 576.

Discussion on Infl uence of the Adjusting Ring to Set Pressure of the Full Lift Safety Valve

Sun Qi Xie Qingyan
(Shenzhen Institute of Special Equipment Inspection and Test Shenzhen 518029 )

As one of the critical technical indicators of safety valve, set pressure has to do with the tension of the spring. Relieving pressure, lift and reseating pressure are associated with the position of the adjusting ring. However, it is found that the set pressure is also concerned with the position of the adjusting ring. This paper is going to analyzing its causes through some cases and proposing some corresponding preventive measures and precautions.

Set pressure Safety valve Adjusting ring Lift

X933.4

B

1673—257X（2015）03-19-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.03.005

孫琦（1973～），男，本科，高級工程師，主要從事承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)與安全閥型式試驗(yàn)檢驗(yàn)等工作。

2014-08-12 ）