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)下進行檢測。該檢測技術(shù)因其優(yōu)點突出，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跳法和檢測儀檢測法的特點、應(yīng)用進行了分析，并提出了一些較為實用的見解。

關(guān)鍵詞：安全閥 在線檢測 升壓實跳 檢測儀

中圖分類號：TH138.9 文獻標識碼：A 文章編號：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、運輸、回裝等序列工作及輔助材料費用，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。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系統(tǒng)及其壓力或其它壓力源進行測試（升壓實跳）和采用輔助開啟裝置（檢測儀）進行測試兩種[2]。以下該文就上述兩種方法的特點、應(yīng)用及使用中的注意點進行分析探討。

1 升壓實跳

升壓實跳是通過提高設(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)下進行。在現(xiàn)場實際應(yīng)用中升壓實跳法除了可進行整定壓力的調(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)的離線校驗臺來說是無法實現(xiàn)的。

（2）對介質(zhì)為氣體的非封閉式安全閥，當其入口壓力小于規(guī)定的密封試驗壓力時，也可進行密封性測試。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，在一定時間內(nèi)未聽到氣體泄漏聲即可認為密封試驗合格”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，無法采用檢測儀進行檢測，且動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跳所測出的整定壓力值差異較大，而且前后兩次升壓實跳的間隔時間越短，排放時間越長，整定壓力值差異越大；間隔時間越長，排放時間越短，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到原工作狀態(tài)而立即進行下一次的升壓實跳，便會出現(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%。

升壓實跳對在用安全閥的檢測是一種行之有效的方法，優(yōu)點是直觀，結(jié)果最接近實際情況[3]，且大部分設(shè)備上的安全閥都可實現(xiàn)回座壓力的測試。但檢測所需時間較長，升壓成本高，多次起跳會對密封面造成一定的損傷，且頻繁升降壓對設(shè)備也會造成一定的損傷。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向上的附加提升力，利用這個力和設(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?；蛘咴跊]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)下都可進行。其開啟時力的平衡關(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算安全閥有效密封面積。壓差法需改變介質(zhì)壓力，但在實際運用中會出現(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，由于整個系統(tǒng)運行的原因難以穩(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范圍內(nèi)，定壓螺母旋轉(zhuǎn)一圈，開啟壓力改變的百分數(shù)A%，但這個參數(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時預(yù)先進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，即先通過離線校驗臺調(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確。因此，有效密封面積最好采用檢測儀進行離線反推法計算。

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。它也無法像升壓實跳法對回座壓力進行測試。但對介質(zhì)為氣體的非封閉式安全閥，當其入口壓力小于規(guī)定的密封試驗壓力時，也可進行密封性測試。測試的關(guān)鍵就是在安全閥達到規(guī)定密封壓力時，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》密封試驗壓力的要求及上式（3）可推出附加提升力如下：

當安全閥開啟壓力>0.3MPa時

△F=（0.9 PS-P0）S （5）

當安全閥開啟壓力≤0.3MPa時

△F=（PS-0.03-P0）S （6）

在測試時，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)同上述升壓實跳中的判斷法。

目前，檢測儀檢測的判開方法除了升壓實跳法中的音頻法外，還有位移、特征點兩種方法。

（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)排放聲為判開準則，這當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，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來間接地反映閥瓣的微動。但在實際檢測中還應(yīng)考慮到是否由于閥瓣與閥座粘死、閥瓣卡死等問題，而造成檢測時僅僅是閥桿動了，閥瓣未動，而錯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作時，使用該法，才不會造成誤調(diào)、誤判。

（3）特征點法利用檢測儀測試時安全閥開啟與關(guān)閉時向上附加提升力的突變，即檢測儀測試的過程曲線拐點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)的準確掌握，還取決于操作人員在現(xiàn)場的經(jīng)驗及熟練程度。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，因為此類介質(zhì)排放時對密封面損傷較大，甚至會粘在密封面上，造成回座后出現(xiàn)泄漏；對于易燃、易爆、有毒介質(zhì)要慎重使用，應(yīng)具備安全防護措施。

參考文獻

[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：中國標準出版社，2013：240-251.