安全閥在線檢測技術及應用初探

(福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院寧德分院 福建 寧德 352000)

安全閥存在與電力和石化裝置中，其具備多方面的特征，主要包括高溫高壓、口徑大和介質復雜度大等，對于電力與石化裝置中的安全閥檢測來說，首先需要整個裝置停車，然后將安全閥拆除，再進行離線檢測，這種方法無法對以上要求進行有效滿足。所以，實現電力和石化裝置中安全閥的在線檢測是非常必要的。

一、安全閥在線檢測技術

(一)在線檢測的原理

當安全閥處于正常運行過程中的時候，閥芯受力是一組平衡力。

Fd=Fs+Po*S0

Fd、Fs、Po、S0所代表的分別是彈簧預緊力、閥芯、閥座密封壓緊力、介質壓力以及閥芯和閥座密封面積。

在將一向上拉力施加到閥桿上的時候，閥芯和閥座密封壓緊力會逐漸縮小。當其等于零的時候，安全閥會處于開啟的狀態，這個時候彈簧預緊力表示為：

Fd=F+Po*So

且Fd=Ps*So

從而得到Ps=Po+F/So

Ps所表示的是安全閥起跳時的入口介質壓力。從Ps=Po+F/So公式可以看出，要求得安全閥開啟壓力Ps，只需要知道外加力F、密封面積So和在線檢測時安全閥入口的即時介質壓力Po。

(二)參數確定

1.開啟壓力。開啟壓力也就是整定壓力，主要指的是閥芯剛剛從閥座離開，部分介質從安全閥入口處連續流出，這便是介質壓力，其與排放壓力有著一定的差異。排放壓力所指的是，在安全閥開啟之后，閥芯升到規定高度時的安全閥入口處壓力。對于安全閥在線檢測來說，其成功與否的關鍵是通過何種方式抓住安全閥瞬間微起跳，并且非全開啟時的入口壓力。當下，市場上多種類型的安全閥在線檢測儀主要有兩種，分別是全啟式與微啟式。針對全啟式來說，其存在比較多的劣勢，一方面是測量比較容易出現誤差，另一方面是容易對運行設備產生壓力波動，從而被淘汰[1]。針對微啟式來說，其判別方式存在一定的差異，正是因為如此，將其分成兩種方法，分別是人為判別法和自動判別法。判別方式雖然存在差異，不過其測量的內容是相同的，都是真正的開啟壓力。

2.密封面積。安全閥密封面積的測量有著一定的限制，要對其進行測量必須處于解體檢修狀態中，通徑換算只能夠當作參考，部分安全閥是沒有經過測量的，無法對這部分安全閥進行在線檢測。當進行測量的時候需要注意一定的問題，那就是，相較于閥座，閥芯比較寬的時候，對閥座直徑進行相應測量[2]。相較于閥座，閥芯比較窄的時候，對閥芯直徑進行相應測量，從而為測量值是實際受壓面積提供重要保證。

3.入口壓力。通常情況下，在裝置開車階段或者是設備運行不穩定的階段，對在線檢測進行相應應用，所以決定了入口壓力的動態性。要對其準確性進行有效保證，入口壓力必須是安全閥提拉前設備運行的瞬間壓力，同時盡可能在靠近安全閥的入口處對壓力表進行相應安裝。

二、安全閥在線檢測技術的應用

(一)現場應用

在進行在線檢測之前，必須對在線檢測設備和儀表進行仔細檢查，保證檢測設備的完整性與儀表的靈敏度，同時兩者都需要在有效期中。將安全閥上端蓋打開，使閥桿頂部螺紋露出來，同時對卡頭進行相應選擇，將安全閥具體檢測參數作為重要依據，選擇與之相適應的力傳感器、連接裝置和機械夾具[3]。部分安全閥處于待測狀態，其閥瓣具備有效密封直徑，需要對其進行測量，當其有效密封直徑不能直接測量的時候，能夠對改變系統工作壓力等方法進行應用，在保證計算機和傳感器等的連接沒有差錯之后，才能夠進行操作。

當處于在線檢測過程中的時候，不可對力傳感器進行過度應用，同時不可發生撞擊和震動等，需要時刻觀察兩方面的內容，其一是閥桿上升，其二是介質排放的聲音，在保證閥開啟之后，在第一時間對換向控制器進行旋轉，使其處于回壓位置。

在完成在線檢測之后，相關檢測人員需要對數據處理系統所記錄的多項參數進行相應處理和存儲，主要包括測試時間、測試曲線和調整高度等。在此基礎上退出計算機系統，將電源關閉，旋緊液壓控制單元進油開關，將檢測結果打印出來。

(二)在線檢測結果誤差與解決對策

1.被測安全閥有效密封直徑測量的誤差。該誤差出現的原因是：部分安全閥是常溫的，并且沒有背壓，對于這部分安全閥，能夠應用兩種方法對有效密封直徑進行測量，分別是直接量取法和推算法。部分安全閥處于高溫條件下，并且有背壓，對其來說，在對直接量取法進行應用的時候，會導致較大誤差的產生，需要對推算法進行相應應用，從而實現有效密封直徑的測量。

解決對策：當對直接測量法進行應用的時候，需要對安全閥上閥瓣和下閥瓣的內徑大小進行相應比較，對內徑大的閥瓣進行確定，完成其內外直徑的測量，并且取兩者的平均值。在對推算法進行應用的時候，需要保證系統具有穩定工作壓力，同一檢測程序需要進行至少四次測量，對數據的穩定性進行相應觀察，當其具備一定的規律之后，再獲取檢測結果，同時對檢測結果的偶然誤差進行相應排除。

2.機械夾具的安裝沒有處于水平狀態，無法將垂直施力環境提供給附加外力。該誤差出現的原因是：當進行安全閥在線檢測的時候，在機械夾具橫梁上水平放置力傳感器，當機械夾具和安全閥沒有處于垂直狀態的時候，傳感器和安全閥閥桿之間有一定的夾角，導致機械夾具克服安全閥彈簧向上拉力的時候產生了分力，進一步導致檢測結果出現誤差。

解決對策：在對機械夾具進行安裝的時候，需要保證機械夾具中心連桿和安全閥閥桿最大程度的垂直。將傳感器放置在機械夾具的橫梁上的時候，需要使其同中心連桿螺母之間保持一定的距離，基本維持在2毫米到3毫米，使傳感器上面和下面都不受任何外力。

3.現場溫度過高，導致傳感器測量結果出現誤差。該誤差出現的原因是：現場環境溫度或者是介質的溫度過高，傳感器長時間放置，將導致受力部件由于高溫的作用發生形變，進一步導致測量結果誤差的出現。

解決對策：首先，需要對其他部件進行相應安裝，在完成準備工作之后，再在機械夾具橫梁上對傳感器進行安裝，并且在較短時間中對其進行測量。

三、結束語

在本文中，對安全閥在線檢測技術的檢測原理、參數確定以及實際應用進行了相應分析，從中發現，安全閥在線檢測技術有著比較鮮明的優勢，主要包括操作簡單和穩定性高，并且能夠在多種企業生產中對其進行廣泛應用。當下檢測技術設備不斷更新，在此過程中，安全閥在線檢測技術必定會得到更為廣泛的應用，為高溫高壓設備提供重要保障。