安全阀密封性的研究与应用

河南省锅炉压力容器安全检测研究院安阳分院 冯军胜 韩保生 程 功 李日波 常 任 冯靖安

安全阀密封性的研究与应用

河南省锅炉压力容器安全检测研究院安阳分院 冯军胜 韩保生 程 功 李日波 常 任 冯靖安

安全阀的密封性能严重影响着它的工作性能。本文在测试过程中，采用压力传感器和计算机系统，实现数据模拟量到数据量的采集。利用压力下降值，分析试验过程中泄露的气泡数，从而智能的计算出气泡的泄漏率，自动判断安全阀的密封性，实现智能化，使得安全阀的密封性测试更加科学准确简易高效。

安全阀；密封性；气泡；试验

1 引言

安全阀是承压设备广泛使用的保护装置，而安全阀的密封性是保证安全阀可靠有效工作的重要参数之一。一旦有泄露，直接威胁设备安全和人身安全，污染环境，其重要性不言而喻。在《安全阀安全技术监察规程》[1]中（以下简称规程），明确要求安全阀在使用前和使用中，甚至在出厂前，都应该进行密封试验。

图1 规程推荐检漏方法示意图

按照《规程》推荐的密封试验装置及方法，如图1所示，在每只安全阀密封试验时，需要在安全阀的出口安装堵盖。然后连接集漏管和水杯，检查时需用肉眼观察至少两块压力表，并用秒表人工计时数出每分钟泄漏气泡数。然后查取《弹簧直接载荷式安全阀》[2]标准中表1给出不同整定压力值和不同安全阀流道直径下最大允许泄漏率来判定合格与否。

表1 安全阀密封试验的泄漏率[2]

长期以来，国内安全阀密封试验经常采用的均为人工数气泡数法，该试验方法完全依赖试验人员人工计数，人为因素大，不仅试验设备简陋，而且操作过程麻烦、效率低，判定的准确性和可靠性差[3]。本课题研究的目的是针对以上传统的人工数气泡数安全阀密封试验的应用缺陷和国内压差检测方法在安全阀密封试验应用研究中存在的理论和应用等问题，而提供一种科学先进、简易高效、准确可靠的密封试验方法，实现自动测定采集数据，智能化判断是否合格，实现密封检测，消除试验过程中的人为因素，提高试验的准确性，从而提高检测工作效率[4]。

2 密封试验的基本原理

在安全阀密封实验过程中，当气体为介质时，如果有气体泄漏，则安全阀内腔的压力值会逐渐降低。根据数学公式分析，我们可以建立压力下降值和泄漏气泡数的对应函数关系[5]。根据建立的函数关系式，获得压力值和气泡数的线性关系。通过与表1中规定的气泡数进行比较，判断是否合格。

根据上述基本原理，试验采用以下六个步骤完成安全阀的密封试验。其步骤分别为：首先，把压力检测装置安装在安全阀的内部管路上。第二，通过调节试验设备，调整安全阀进口压力值。第三，在经过密封试验压力保压后，获取实验前压力值P1。第四，获取试验后压力值P2。第五，计算单位时间压力降值ΔP=(P1-P2)/t，根据压力值和气泡数的线性关系，计算得出每分钟的泄漏气泡数N。第六，将计算出的N与表1中的Nmax，进行对比，判断其性能是否合格；若N不大于Nmax，那么安全阀密封性能合格，若N大于Nmax，那么安全阀密封性能不合格。

3 密封试验操作过程

如图2所示，是密封性能试验实物实验装置的工艺图。其中1为气源阀门，2为机械夹紧台，3为被测安全阀，4为连接管路，5为压力表，6为压力传感器，7为微调泄放阀，8集漏水杯，9 为数据采集器，10为串行通讯接口，11为计算机，12为检测系统软件，13为显示器。

图2 密封性能试验实物实验装置工艺图

具体的试验步骤如下所述。

（1）将被测安全阀安装在机械台架上并夹紧，启动计算机；

（2）在不同的校验压力情况下，计算机程序会智能化的给出适合的、最佳的压力变送器通道；

（3）我们需要在上位机的安全阀校验窗口，进行相关数据的输入。比如：安全阀流道直径、试验有效容积、整定或密封的校验压力；

（4）打开气源前检查所有阀门应处于关闭状态，打开气源阀门，手动调节试验阀，缓慢升压，达到0.1MPa时，检查连接件和仪表指示情况，当达到整定压力80-90%时，减缓升压速度，速度不大于0.01MPa/s，继续升压，压力平稳上升至整定压力，安全阀动作，压力不再上升，系统自动记录测试压力。关闭试验阀，打开排气阀，系统压力降为零后，关闭排气阀。重复进行第二次测试和第三次测试，系统自动生成三次测量平均值。取平均值作为测试结果，完成整定压力的检测。当需要重新测试时，可按下复位按钮，系统清除测试结果。

（5）每次测量结束后，计算机会自动完成所需要的计算，从而判断是否合格。为了便于观察，我们通过灯光和音乐报警。如果指示灯光为红色并且蜂鸣器报警，则为不合格，否则只有绿灯闪烁，没有报警，则为合格。

4 试验结果

所研制的智能检测设备能够自动测量、采集、处理检测数据，自动换算和判定，配置有保压时间、检测时间倒计时自动装置，红、绿指示灯自动闪烁和蜂鸣器报警显示合格与否，并可以实现建档、查询、保存数据、生成打印报告等功能，实现安全阀密封性能试验智能化。安全阀的检验，主要是整定压力校验和密封性能试验。本项目所研制的安全阀智能检验设备满足安全阀密封性检测试验，符合当前国家规范的校验。且用本项目研究的方法升级改造现有的仅能进行整定压力校验的安全阀自动校验装置，仅需更改相应的计算机软件即可使其同时具备密封性能试验功能，用较少的费用就能达到改造升级完善功能的成效。如图3和图4所示为实际试验系统界面照片，其中图3为待测安全阀密封测试压力为1.200MPa，系统自动选用第一通道.经过系统测定，密封性能为合格(绿灯亮)。其中图4待测安全阀密封测试压力为0.600MPa，系统自动选用第一通道。经过系统测定，密封性能为不合格(红灯亮并附带蜂鸣报警音)。

图3 压力1.2MPa的工作测试界面

图4 压力0.6MPa的工作测试界面

5 总结

本文采用的泄漏检测方法，与传统的方法相比较，只需掌握被测安全阀有效容积等基本参数后，通过压力检测装置获取试验前后单位时间压降值，依据压降值与泄漏气泡数的线性关系，即可完成安全阀密封性能的试验和判定，避免了传统方法的繁琐工作。基于这种方法设计了智能试验设备。通过压力变送器、数据采集模块能自动获取密封试验前后压降值，避免了人工同时观察两块同样压力表的繁琐；通过计算机倒计时的时间系统设计，取消了秒表的人工计时，利用计算机软件控制实现自动数据处理，实时信息显示，智能化判定结果，不用人工数气泡，大大简化了装置和检测流程，节省人力和时间。智能试验设备避免了人工观察压力表的偏差，减小了人为因素的干扰，有效避免安全阀阀内结构、集漏管路接头等密封性不好而导致的气泡数的不准确等问题，从而影响结果的准确性。

[1]TSGZF001-2006．安全阀安全技术监察规程[S]．

[2]GB/T12243-2005．弹簧直接载荷安全阀[S]．

[3]薄彦宾．安全阀校验及常见故障分析[J]．科技风,2014(14):205-205．

[4]高莹．关于锅炉安全阀检验与使用探讨[J]．山东工业技术,2016(11): 92-92．

[5]高钧．锅炉安全阀检验及应用分析[J]．工程技术,2015(12): 391-91．

冯军胜（1985—），男，河南安阳人，大学本科，助理工程师，主要从事安全阀校验及维修、车用气瓶安装监检、常压罐车定期检验等工作。

基金支持：河南省质监专项资金项目（142102210613）。