关于安全阀整定压力判定方法的讨论

2014-01-30丁二喜

中国特种设备安全 2014年5期

孙琦丁二喜

(深圳市特种设备安全检验研究院深圳 518029)

安全阀的整定压力是指安全阀在运行条件下开始开启的预定压力，是在阀门进口处测量的表压力。在该压力下，在规定的运行条件下由介质压力产生的使阀门开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。

整定压力是安全阀重要的技术指标之一，《安全阀安全技术监察规程》“E2.2校验项目”规定安全阀的校验项目包括整定压力和密封性能，整定压力试验不得少于3次，每次都必须达到规程及相应标准的合格要求。GB/T12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》对整定压力偏差做出了严格规定。因此，安全阀整定压力判定准确与否对承压类特种设备安全至关重要。

目前，国内各特种设备检验机构对安全阀整定压力的判定方法一般有两种：压力曲线拐点判定法或听声音法；国内安全阀型式试验机构(深圳特检院、合肥通用所、国家泵阀中心)都通过激光测量阀杆位移来判定安全阀的整定压力；国外安全阀检验机构及制造厂(如美国国家锅炉压力容器委员会压力释放部门NBBI、美国GE能源集团梅索尼兰康索里德公司等)对安全阀整定压力的判定方法是阀杆的直线位移测量。根据安全阀整定压力的定义知，整定压力就是弹簧作用在阀瓣上的力与阀门进口处测量的表压力一致时的压力，但此时阀瓣有没有发生位移即有没有开高显示未作定义，如何判定也未作规定。究竟哪种判定方法更为合理、科学，需要进行进一步的研究与讨论。

1 安全阀整定压力的具体判定方法程序

1.1 压力曲线拐点判定法或听声音法

安全阀校验整定压力的压力曲线拐点判定法或听声音法一般在校验台上进行，其操作步骤是：缓慢升高安全阀进口压力，当达到预定整定压力时，阀瓣开启，排出一定量气体，由于安全阀下气罐储气量有限，校验台上压力表急剧下降，压力表指针所达到最大值即为安全阀整定压力。当然，判定时也结合安全阀发出的声音。显然，此时安全阀是已开始泄漏或开启，开启高度的大小与阀瓣与阀座间产生动量大有关。阀瓣产生动量大，开启高度高；反之则小。

1.2 开高位移判定法

测量阀杆位移判定安全阀的整定压力需要在有一定试验容积的试验容器上进行，其操作步骤是：缓慢升高安全阀进口压力即试验容器压力，当达到预定整定压力90%时，控制升压速率不超过0.01MPa/s，这时，安全阀可能产生泄漏现象，也可能不产生泄漏现象，即使安全阀产生了泄漏现象，只要阀瓣未出现位移，此时压力不判定为整定压力。由于试验容器容积足够大，同时在保持一定阀门进气开度情况下，试验容器压力会继续缓慢升高，当达到预定压力时，阀瓣出现位移，阀杆开高出现可辩位移，此时安全阀进口压力判定为整定压力。考虑到位移传感器的误差，从实际运行经验及相关比对试验总结：设定开高出现0.1mm(对于蒸汽型式试验还要考虑并消除高温产生热膨胀的影响)，同时，开高曲线出现拐点处所对应的压力值为宜。

2 安全阀整定压力的具体判定方法分析

兼顾考虑在误差允许范围内的操作便利性，针对两种不同方法，哪一种更合理、准确、科学，分析与讨论如下：

2.1 压力曲线拐点判定法或听声音法

1)从操作过程可以看出，整定压力曲线拐点判定法本质上利用当安全阀达到预定整定压力时，可能出现微量泄漏，由于被检安全阀下试验容器储气量有限，使校验台上压力表急剧下降。但是值得注意的是，根据GB/T12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》“5.6密封性”的相关规定，以空气介质为例，在90%整定压力下，该标准规定了不同的整定压力下，安全阀是是允许有泄漏的，并规定了最大允许泄漏率，在此标准下，安全阀密封性能指标合格。当压力继续上升，达到90%～100%整定压力过程中，安全阀的泄漏会进一步加大，但泄漏多少是合格标准未作规定。显然，根据操作人员操作手法及经验的不同，90%～100%整定压力中的过程压力值都可能判定为整定压力。

2)TSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》“附件G”推荐的安全阀校验系统(气体)中规定试验容器容积一般不小于0.5m3，储气罐容积一般不小于1m3。但目前各地检验机构对此标准规定不够重视，安全阀校验台很难达到此项规定。这样，在安全阀发生微量泄漏时，压力保不住，压力表急剧下降，会造成整定压力判定误差。

3)安全阀校验的整定压力曲线拐点判定法通常采用阀瓣猛烈、快速离开阀座时发出“砰”的声音作为辅助判定条件，但是，部分带调节圈安全阀如果安全阀调节圈位置不当，或部分完全不带调节圈安全阀，由于阀座和阀瓣间无法积聚足够的能量，安全阀开启时不会发出“砰”的声音。这样，校验人员在操作过程中应考虑因允许范围内的泄漏引起压力表指示的下降。

2.2 开高位移判定法

1)从操作过程可以看出，该法本质上是当安全阀达到预定整定压力时，阀瓣出现位移，阀杆开高出现可辩位移，此时安全阀进口压力判定为整定压力。这里强调阀瓣出现位移，阀杆开高出现可辩位移。此法在实际运用中更加客观，影响因素较少。

2)在《泄压装置的检查》 API RP 576中的3.4.13提出“前泄”的概念：前泄是指开启前，发生在低于整定压力的进口静压而存在于阀座和阀瓣间可压缩流体的可以听见或看见的泄漏。从以上定义并根据实际型式试验经验发现，部分安全阀因设计的不同，安全阀在低于整定压力时可能会听见或看见泄漏，此静压力俗称“前泄压力”。显然，“前泄压力”不是整定压力。而安全阀压力参数系列关系由低到高依次应该为：密封压力-前泄压力(部分阀门有)-整定压力-排放压力。对于有“前泄压力”的安全阀，如果不采用开高位移判定法，“前泄压力”就可能误判定为整定压力。

3 安全阀整定压力不同判定方法比对试验

选取型号A48Y-100C、规格DN150、预整定压力6.8MPa、带下调节圈的安全阀，采用压力曲线拐点判定法或听声音法、开高位移判定法两种方法进行安全阀的整定压力调整比对试验，试验结果如下：

3.1 校验台校验第一次试验

缓慢升压，到达6.5MPa时压力表指针出现停滞不动并下降，但没有阀瓣动作声音也无明显气流出来。根据以往经验，压力表指针陡降并有阀瓣动作声音检验员才作判断，于是该检验员稍稍开大进气阀压力表指针继续缓慢上升，在6.6MPa时，压力表指针再次停滞不动并下降，但仍没有阀瓣动作声音，有明显气流出来声音。经过3次试验，过程与结果均一致，该检验人员判定安全阀整定压力为6.6MPa。

3.2 校验台校验第二次试验

第二次试验更换另外一名安全阀检验人员执行，在缓慢升压过程中稍稍开大进气阀(升压速度大于前者)，在6.6MPa时，出现压力表指针停滞不动并下降，但没有阀瓣动作声音，也无明显气流出来；再次开大进气阀压力表指针继续缓慢上升，在6.7MPa时，压力表指针再次停滞不动并下降，仍没有阀瓣动作声音，但有明显气流出来声音；经过3次试验，过程与结果均一致，该检验人员判定安全阀整定压力为6.7MPa。

3.3 开高位移判定法试验

该试验在安全阀型式试验装置上进行，试验容器容积3.5m3, 储气罐容积7.5m3，测量介质空气。在缓慢升压过程中，在6.7MPa时该安全阀没有阀瓣动作声音，但有明显气流出来声音，阀杆开高显示为零；继续升压6.8MPa时，出现0.1mm 的开高显示，随后阀瓣离开阀座并发出“砰”的声音，从开高曲线上找出“曲线拐点处”对应压力值为6.8MPa。经过3次试验，过程与结果均一致，检验人员判定安全阀整定压力为6.8MPa。同时更换操作人员、改变升压速度，试验结果均一致，未出现校验台上校验结果不一致的现象。

对于同一只安全阀，在未调整安全阀的情况下，安全阀的整定压力测量出现了三个结果。究其原因是日常检验中的安全阀校验台的试验容器、储气罐容积一般不能满足《安全阀安全技术监察规程》的要求，当安全阀规格较大，出现允许范围内的泄漏或前泄，误把允许范围内泄漏或前泄时的静压力判定为整定压力。