壓力容器安全閥應(yīng)用存在的問題和建議

石 巍，徐建軍

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院鹽城分院，江蘇 鹽城 224000）

相對公稱壓力和公稱通徑的全啟式安全閥的排放面積要比微啟式安全閥大。 因此。當(dāng)設(shè)計人員選用的是全啟式安全閥，而圖上只標(biāo)明接口法蘭的公稱壓力和公稱直徑（不少的壓力容器圖紙上如此標(biāo)注），如使用單位選用了微啟式安全閥，盡管安裝了安全閥，卻不能滿足使用的要求。未來的發(fā)展需要與高科技充分融合，舍棄原有的落后壓力容器安全閥，目前所使用的大多數(shù)為全自動壓力容器安全閥。但是在實際應(yīng)用中，對其磨損控制還有一些弊端，所以應(yīng)該及時進行優(yōu)化以及改進。

1 壓力容器安全閥的原理及常見結(jié)構(gòu)

安全閥在正常運行中會采用壓縮彈簧體現(xiàn)力的平衡。螺旋圈形彈簧自身所產(chǎn)生的壓縮量可以通過螺母進行調(diào)節(jié)，此類結(jié)構(gòu)能夠使安全閥正常的開啟并調(diào)整自身的壓力，彈簧在開啟時安全閥內(nèi)部的結(jié)構(gòu)非常的緊湊，同時靈敏度也非常高，所以安裝的位置較為隨意，不會受到任何的限制。但是對于震動所帶來的影響具有較小的敏感性，往往一般會安裝在移動式的壓力容器內(nèi)部。此類安全閥自身也具備一定的缺點，主要是在荷能力較差，當(dāng)自身載荷能力升高時，其壓縮量也會隨之增加，而此時受到的力也會隨之增加。

安全閥有單獨的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要起到的作用是安全保護，所以如果一旦出現(xiàn)壓力超標(biāo)時，安全閥會采取打開的形式。將內(nèi)部的空氣排除，促使壓力保持正常的狀態(tài)，不會超過正常值，從而能夠避免事故的產(chǎn)生。安全閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要分為兩大類，第一類是彈簧式，第二類是杠桿式。彈簧式指在密閉空間內(nèi)依靠彈簧所產(chǎn)生的力來進行工作。杠桿兒式是采用杠桿的力量為主要作用力。另外還有一種被稱之為脈沖式安全閥，這種安全閥也被叫做先導(dǎo)式安全閥，其安全性能較強，主要有兩部分組成，一部分是安全閥，另一部分是輔助閥。

如果管道內(nèi)所產(chǎn)生的介質(zhì)壓力已經(jīng)超出正常的規(guī)定范圍，那么此時輔助法會率先啟動并打開，將內(nèi)部壓力卸除。介質(zhì)會慢慢來到主安全閥，此時主安全閥呈現(xiàn)開啟狀態(tài)，內(nèi)部的介質(zhì)壓力也會逐步下降，安全閥在進行排放時會達到一定的開啟高度，此時也被分成兩種，第一種是微啟式開啟，其內(nèi)徑可達（1/15）～（1/20），第二種是全啟式是（1/3）～（1/4）。壓力容器安全閥磨損控制需要構(gòu)建較為完善的系統(tǒng)，然而這個系統(tǒng)具有一定的非線性，同時也具有一定的時變性。在常規(guī)使用dip進行控制的時候，會非常有效。

傳統(tǒng)控制主要依賴于數(shù)學(xué)模型展開設(shè)計，所以現(xiàn)實得到關(guān)于工業(yè)中的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型比較復(fù)雜，再過去大多會選擇傳統(tǒng)控制理論，然而在實際應(yīng)用中受到了限制。對操控較為熟練的工作人員來講，一般只能依賴于經(jīng)驗以及感覺進行判斷。在生產(chǎn)過程中能夠及時作出響應(yīng)，從而獲得最佳的控制效果，然而在此方式中，并沒有使用數(shù)學(xué)模型來進行分析，所以只能憑借著自己的經(jīng)驗。如果將人為的控制構(gòu)建成為控制器，那么在相應(yīng)的控制規(guī)則中能夠由簡單到復(fù)雜的進行控制，從而構(gòu)建模糊控制。國外根據(jù)實際工作經(jīng)驗，自主研發(fā)了板期控制器，主要針對壓力容器安全閥，在進行液壓時展開控制，同時也對燃料品種進行優(yōu)化。在國內(nèi)關(guān)于這個領(lǐng)域的研究也非常多，王東風(fēng)等針對多傳感器信息融合技術(shù)展開了研究，針對壓力容器安全閥的預(yù)測模塊展開控制，但是在實際運行中還會出現(xiàn)不確定性。所以對于模型控制器進行優(yōu)化，才可安全可靠地控制壓力容器安全閥。目前所采用的安全閥如圖1所示：

圖1 壓力容器安全閥

2 壓力容器安全閥常見問題

2.1 安全閥選型不當(dāng)

安全閥有不同的規(guī)格及型號，同時也會應(yīng)用到不同的部位，但是在安裝時，只要口徑能夠保持一致，一般都可以使用，所以安全閥口徑與法蘭的尺寸在匹配的情況大多可以安裝，但并不完全確定。例如全啟式安全閥在進行安裝時，如果安全閥有突然關(guān)閉的情況，那么會產(chǎn)生一定的危險。充裝蒸汽的容器如果使用了微啟式安全閥，那么其排放能力持續(xù)下降，出現(xiàn)超壓情況時，無法及時將介質(zhì)排放，那么壓力會不斷地上升，而此時無法正常進行安全保護，此時氣體存在于設(shè)備內(nèi)。產(chǎn)生不正常的氣壓，非常的危險。

2.2 安全閥安裝位置不當(dāng)

壓力容器安全閥要及時進行檢驗，如果在檢驗中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題而導(dǎo)致安全事故出現(xiàn)，會帶來嚴(yán)重的后果，所以有些安裝中出現(xiàn)的問題很難被檢測到。尤其是針對安全閥的設(shè)置，如果安全閥接口沒有及時密封，那么接口會出現(xiàn)血壓漏氣等情況，壓力容器本身非常的復(fù)雜，所以應(yīng)該有專門的開口，并且這個開口與安全閥在安裝后的使用功能能夠完全匹配壓力容器，應(yīng)該設(shè)置單獨的安全閥接口，這也為今后的工作節(jié)省了時間。節(jié)省了人力和物力，同時為安裝單位節(jié)省了很多的時間。最主要的是能夠充分避免安全隱患，因為很多廢氣以及壓力的排放無法及時展開計算，所以也無法獲得保證，那么在安裝中如果能夠確保程序的正確，可以大大避免事故的產(chǎn)生。

在安全閥中有壓縮彈簧，壓縮彈簧的主要作用是能夠平衡力的作用，尤其是螺旋圓形。彈簧，其結(jié)構(gòu)較為緊湊，并且非常輕便，在使用中靈敏度非常高，所以可以安放在壓力容器的任何位置，沒有太多的限制，尤其是震動所帶來的敏感性非常小，所以壓力容器中使用這種彈簧非常合適。

2.3 壓力容器的損傷模式

壓力容器的損傷不僅僅有可能是使用過程當(dāng)中所造成的損傷，也有可能在設(shè)計制造之初就存在有一定的損傷。壓力容器不僅在制造的過程中，在對其部件進行冶煉、澆注等階段的過程之中，有可能會產(chǎn)生氣孔、未熔合裂紋等原始缺陷。而壓力容器本身在制造過程當(dāng)中有可能會出現(xiàn)這些缺陷的存在。而在壓力容器自身的運行過程中，有可能會經(jīng)歷腐蝕、局部沖刷等情況，對壓力容器造成一定的損傷。因此在對壓力容器進行檢驗的過程當(dāng)中必須要考慮以上多個方面的問題。合乎標(biāo)準(zhǔn)的安全閥如圖2所示：

圖2 安全閥質(zhì)量證明書

2.4 腐蝕減薄

在上文當(dāng)中已經(jīng)簡單地提到過，壓力容器其實用于盛放液體或氣體的密閉容器。因此在實際的生產(chǎn)過程當(dāng)中，壓力容器內(nèi)部所承載的物體有可能會是一種腐蝕性氣體或液體。而這些氣體或液體在進行使用的過程當(dāng)中，會對壓力容器本身存在有一定的腐蝕。在一些情況下，即便這些液體或氣體的腐蝕性不強、濃度不高，但是在長時間的使用情況下仍然會對壓力容器內(nèi)部產(chǎn)生一定的腐蝕性。而在長時間的使用之下，壓力容器的壁厚，就會被一定程度上減薄。另外一些壓力容器在進行使用的過程當(dāng)中，往往會露天放置，壓力容器的外壁也有可能被造成一定的局部腐蝕。因此檢驗人員在對壓力容器進行檢驗的過程當(dāng)中需要特別注意局部腐蝕的問題。

2.5 應(yīng)力腐蝕

所謂的應(yīng)力腐蝕是在腐蝕介質(zhì)的作用下，在應(yīng)力集中的部位，有可能會產(chǎn)生腐蝕裂紋擴展的現(xiàn)象。相比其腐蝕減薄而言，應(yīng)力腐蝕這種情況對于壓力容器的損害更為嚴(yán)重。同時，一些應(yīng)力腐蝕所造成的裂紋極為的細(xì)微，檢驗單位在對此方面進行檢測的過程當(dāng)中，往往需要對壓力容器表面進行極為仔細(xì)的檢測才能夠檢測出來。在應(yīng)力腐蝕發(fā)生的過程當(dāng)中，有的應(yīng)力腐蝕很慢、有的應(yīng)力腐蝕很快，這些都與壓力容器材料對該介質(zhì)應(yīng)力腐蝕的敏感性相關(guān)。對于應(yīng)力腐蝕這一情況而言，介質(zhì)濃度會對其產(chǎn)生較大的影響。在一般的情況下，對于應(yīng)力相同，介質(zhì)濃度越大應(yīng)力腐蝕也越大；介質(zhì)濃度越小應(yīng)力腐蝕也就越輕微。除了介質(zhì)濃度以外，溫度也會對應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生一定的影響，溫度越高，應(yīng)力腐蝕的情況也就越嚴(yán)重；溫度越低，應(yīng)力腐蝕的情況也就越輕微。

3 壓力容器安全閥應(yīng)用案例及建議

2021年11月4日，江蘇省應(yīng)急管理廳與應(yīng)急管理局對當(dāng)?shù)劁撹F（集團）有限公司進行鋼鐵專項執(zhí)法檢查，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)存在涉及“鋼8條”的以下問題：煉鋼廠連鑄二作業(yè)區(qū)5號連鑄事故鋼水罐內(nèi)有雜物，壓力容器安全閥存在密封不嚴(yán)等隱患；連鑄二作業(yè)區(qū)轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機出口水封間未設(shè)置固定式一氧化碳監(jiān)測報警裝置；煉鐵總廠新2號高爐作業(yè)區(qū)域內(nèi)固定式一氧化碳監(jiān)測報警裝置未正常運行。以上行為違反了《安全生產(chǎn)法》第三十六條第一款、第二款和第四十一條第二款等規(guī)定，同時該企業(yè)還存在其他違法行為。針對上述情況，本溪市應(yīng)急管理局依據(jù)《安全生產(chǎn)法》第九十九條第二項、第三項和第一百零二條等規(guī)定并結(jié)合自由裁量，責(zé)令該企業(yè)限期改正，并作出罰款人民幣6萬元的行政處罰決定。

3.1 保養(yǎng)

加強日常維護和保養(yǎng)，保持潔凈，防止腐蝕和油垢、臟物的堵塞；經(jīng)常檢查鉛封，防止他人隨意移動杠桿式安全閥的重錘或擰動彈簧式安全閥的調(diào)節(jié)螺絲；為防止閥和閥座粘牢，根據(jù)承壓設(shè)備的實際情況制定定期手拉（或手抬）排放制度，如蒸汽鍋爐爐筒安全閥一般應(yīng)每天人為排放一次，排放壓力最好在規(guī)定最高工作壓力的80%以上；發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)及時檢修或更換，嚴(yán)禁用加大載荷（如杠桿式安全閥將重錘外移或彈簧式安全閥過分?jǐn)Q緊調(diào)節(jié)螺絲）的辦法來消除泄漏。對于一些技術(shù)含量要求較高的設(shè)備對于操作人員的素質(zhì)也會有很高的要求，所以兩者之間的關(guān)系是相輔相成的。

設(shè)備的優(yōu)良狀態(tài)能夠體現(xiàn)出操作工的素質(zhì)，并且在點檢中也能夠獲得更新的內(nèi)容，對于隨時可能發(fā)生的事情，要隨時處理。設(shè)備要具有一定的管理體制，操作工的任務(wù)不僅局限在操作上，也要做好點檢工作，同時對于操作工的思維也要隨著設(shè)備的運營在改變。設(shè)備能夠正常的運行，是生產(chǎn)產(chǎn)品的第一道防線，只有這第一道防線能夠保證良好的狀態(tài)。才能有更多的利益，這對于任何企業(yè)來講都是有利的。相關(guān)點檢人員需要做到熟悉規(guī)則，熟悉標(biāo)準(zhǔn)，并且熟悉每一個設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及原理，同時也要熟悉每一個設(shè)備在工作時的操作方法，做到能夠正常運用設(shè)備，并且合理地進行操作。

另外還要具備管理設(shè)備的能力以及維護設(shè)備的能力。不僅僅是要操作設(shè)備，同時對于螺絲以及潤滑油的添加等等都應(yīng)該熟悉。在進行維護時，要具備一定的針對性，同時要受到質(zhì)量以及環(huán)境等所帶來的影響，設(shè)備要保持健康的狀態(tài)，那么就要從客觀原因進行分析。目前工業(yè)領(lǐng)域中以及較為發(fā)達的國家，正在搜尋更為可靠的零部件，在使用中避免設(shè)備過熱或者是超負(fù)荷所導(dǎo)致的故障。

3.2 檢驗

通過不斷的技術(shù)更新和改革，如今的生產(chǎn)方法更加現(xiàn)代化，零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加科學(xué)化。對于檢測技術(shù)及設(shè)備壓力容器安全閥檢驗，我國當(dāng)前已經(jīng)有部分工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)和專業(yè)技術(shù)人員進行研究和探索，并且將研究成果已經(jīng)初步應(yīng)用到設(shè)備壓裝生產(chǎn)當(dāng)中，該技術(shù)主要是通過原有設(shè)備設(shè)施的技術(shù)改革來實現(xiàn)生產(chǎn)檢測，近年來檢測生產(chǎn)已經(jīng)逐步被大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)所重視，并且發(fā)展趨勢良好，該裝置主要通過內(nèi)部系統(tǒng)編程來精準(zhǔn)控制設(shè)備生產(chǎn)的各項參數(shù)指標(biāo)準(zhǔn)確無誤。系統(tǒng)會自動核實生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)存在偏差，系統(tǒng)會自行修復(fù)或者是停止生產(chǎn)，該方法的使用只需要在生產(chǎn)前將設(shè)備各生產(chǎn)參數(shù)輸入到系統(tǒng)內(nèi)部即可。并且該系統(tǒng)在智能生產(chǎn)結(jié)束后會將生產(chǎn)出的成品直接進行壓力容器安全閥檢驗，通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)比對來實現(xiàn)壓力容器安全閥檢驗和設(shè)備的自動化智能裝配，該方法有效提高了壓力容器安全閥檢驗與設(shè)備的裝配合格率。另外該系統(tǒng)還配備智能圖像掃描裝置，通過智能機器人對零部件的精準(zhǔn)掃描來了解各部件的主要數(shù)據(jù)結(jié)果，對需要進行連接的部位進行標(biāo)注，便于在進行生產(chǎn)時對該部位進行精密處理，從而有效地達到壓力容器安全閥檢驗和設(shè)備的完美契合。

4 總結(jié)

壓力容器安全閥目前的發(fā)展趨于大型化，并且與超臨界參數(shù)幾乎接近，根據(jù)技術(shù)角度進行分析，壓力容器安全閥技術(shù)必須要向著大型化的趨勢去發(fā)展。通過打造超臨界壓力容器安全閥，可以達到最強大的可用率，保障最低的排放，磨損控制系統(tǒng)能夠?qū)⒀h(huán)流化床磨損控制技術(shù)從劣質(zhì)改善成為高硫無煙煤，避免出現(xiàn)較大的磨損，促使CFB大型化技術(shù)具備較高的安全性、穩(wěn)定性等，可更好地支持壓力容器安全閥的磨損控制的展開。