在役安全阀检验周期确定方法

魏永伟



在役安全阀检验周期确定方法

魏永伟

（中国石化长城能源(宁夏)化工有限公司， 宁夏 灵武 751400）

安全阀是石油化工行业工艺流程设备中重要的安全装置，对整个工艺流程的安全和良好的运行起着非常重要的作用。因此，对于安全阀设备运行情况的检验工作显得尤为重要。通过半定量和定量分析的两种方法，对安全阀的检验周期进行了分析评价，用以得出最佳的检验周期，以此来降低安全阀失效风险。研究结果表明，利用模糊综合评价的半定量计算方法和检验数据统计分析的定量计算方法得到的结果较为可靠，具有实际的工程技术指导意义。

安全阀； 检验周期； 风险评价

石油和化工生产现场各类管道是具有高压和燃爆、有毒、腐蚀性等流体输送的设备，一旦发生泄漏，将有可能造成火灾、爆炸和中毒等故事，导致人员伤亡和环境污染，带来巨大的经济损失和社会负面影响[1]。部分压力容器和承压管道在使用过程，当突发超压时，如未及时采取相关措施，将造成承压设备的损坏，从而发生事故[2]。因此，为了防止超压而造成严重的事故，一个很重要的安全辅助设备是必不可少的，安全阀的安全泄压装置，是一种较为常用的安全辅助设备，在承压设备及管道的运行过程起着非常重要的作用。

安全阀的定期维护检测工作是保证安全阀良好运行的必要工作之一，根据各个行业的标准不同，一般也要求至少每年对安全阀进行效验1-2次，以降低安全阀失效带来的风险[3]。随着科学技术的不断发展，许多石油化工行业设备工艺流程的生产装置的运行周期逐渐延长，生产运行的稳定性逐渐提升，生产设备工艺的整体维护检测与安全阀的效验周期产生了冲突。

为了进一步分析合理的石化设备装置安全阀的效验周期，前人在定性、半定量和定量方法方面已经做了相关的分析研究，定性分析主要是基于安全阀腐蚀等方面造成的失效通过采用评分的方式进行评价，半定量分析主要是针对安全阀工作环境、操作条件、工作历程和管理方式方面进行评价，定量分析主要采用数学模拟计算的方法进行分析评价[4-6]。

1 半定量评价方法

1.1 模糊综合评价

该方法采用三个步骤的分析模式：

（1） 影响因素与其影响因子权重值的确定；

（2） 因素因素评价集的确定；

（3） 评价集与权重值的组合计算。

通过对影响安全阀运行的各因素进行相关影响因子的排序，安全权重值的大小进行分析评价，能有效的克服人为的理解偏差对某个认识的随意性。

1.2 评价因素与评价集的设立

安全阀作为超压后泄压的装置，在实际运行过程一般都处于闭合状态，影响周期性检测的因素主要为：安全阀本身性能、工作环境、运行历史、失效风险。

评价集主要为了描述各影响因素的影响程度，可根据不同的影响层面来进行区分，本文采用5级区分，1-5级分别对应有利、较有利、一般、较不利和不利[7]。

1.3 确定权重值

由于筛选的每个影响因素对安全阀的检测周期确定影响都是不一样的，因为需要统一各因素进行衡量，需要设定一个能相互对比的对比值即权重值。因此，各影响因素的影响程度就可以利用权重值来表达，见表1。

1.4 分析评价与检验周期确定

对四个安全阀影响因素进行模糊综合评价，得到模糊综合评价结果为（0.52，0.23，0.09，0.05），根据该评价结果，可判定为有利，即安全阀失效风险较小，可以3～4年为检验周期，见表2。

表1 评判数据表

表2 安全阀评价结果与检验周期

2 定量评价方法

2.1 失效概率计算

不同安全阀生产厂家制造工艺技术水平不同，但在出厂前都会进行质量抽验，以确保产品质量的稳定性，因此在选择影响因素分析时，也可淡化产品本身质量的影响，在定量分析过程，此影响因素就不再纳入分析的原因之内。实例分析以弹簧式安全阀为例来说明定量分析的过程和方法，对某企业石化设备装置上的安全阀维修记录进行归纳整理，得到某安全阀运行情况的记录，并统计出在历年来检验过程发现的安全阀失效的情况，见表3、表4。

表3 安全阀工作情况

表4 安全阀失效情况

2.2 失效概率分析

利用双参数威布尔分布数学模型加以验证获取数据是否满足假设条件，通常采用皮尔逊卡方检验方程，见式1。

即方程又可等效为式2。

其中，N为数据的分组数，ni表示为第i组内发生的次数，ni0表示落入该区将理论的期望次数。

因此，可以得到皮尔逊卡方统计参数表达式子，见式3。

对公式两边进行求导，可得：

得到统计量最的参数a和b，并带入计算将会得到c的最小值。

2.3 检验周期确定

安全阀门一般情况下至少应当达到SIL1级别，利用上述数值计算得到平均失效概率应小于0.1，所对应的检验周期才能满足基本条件。

根据计算得到，此时间为49 352 h，即约5.6年为检验周期，见图1。

图1 安全阀失效概率曲线

2.4 结果可靠性分析

根据目前石油化工行业安全阀的工作条件，一般介质温度在200 ℃以内，开启压力为4 MPa以内，弹簧式安全阀至少能稳定运行工作4～5年。

半定量分析的基于模糊综合评价方法在检验周期内已经考虑到了主要的影响因素，并按照影响因素的相关性进行排序，确定影响因素的权重系数，进而进行分析评价，由于已经分析了诸多因素的影响，且分析的人为主观性较低，评价结果与实际情况较为接近[8]。

而定量分析方法是基于威布尔分布的以数据统计分析为样本的实际失效分析概率计算，进而评价安全阀的检验周期，计算依据是利用实际的统计结果，因此计算结果具有代表性，但该方法的缺点是必须要有一定数量的统计数据[9]。

3 结束语

针对石油化工行业设备安全阀检验周期的相关问题进行了探讨，分别基于半定量化的计算方法即模糊综合评价方法，以及定量化的检验数据统计分析方法进行了分析和研究，为石化设备及装置安全阀的检验周期确定提供参考。

［1］苏清苗,何世权,权辉,等.基于BP神经网络安全阀的失效评价[J].新技术新工艺,2012,(9):97-101.

［2］何世权,孟静华,李斌,等.安全阀失效模糊综合评价方法的研究[J].中国安全科学学报,2009,19(1):145-149.

［3］李建宏,赵久国,陈海,等.安全阀延期校验中风险评价技术的应用[J].石油化工设备技术,2014,35(6):41-44,49.

［4］常思蕾.安全阀延期校验中风险评价技术的应用[J].科技创新导报,2015,(16):107-107.

［5］章彬斌,业成,周杏鹏,等.基于安全阀开启特性的智能化校验方法[J].石油化工设备,2016,45(3):6-10.

［6］罗俊勇,杨君,何照,等.安全阀在线校验仪的一种溯源方法[J].计量与测试技术,2015,(9):34-36.

［7］宋卫臣.安全阀类型和规格的选用[J].化工设备与管道, 2017, 54 (1):82-86.

［8］丁卫撑,陈浩峰,邓友,等.弹簧式安全阀在线校验阀瓣微启识别技术[J]. 测控技术, 2016, 35 (4): 132-135.

［9］郭崇志,孙耀平,宋书伟等.安全阀稳态与瞬态数值模拟技术对比研究[J]. 压力容器, 2015 (2): 27-34.

Determination Method of Inspection Cycle of In-service Safety Valve

（Sinopec Great Wall Energy and Chemical (Ningxia) Co., Ltd., Ningxia Lingwu 751400, China）

Safety valve is an important safety device in the process equipments of petrochemical industry. It plays a very important role in safe and good operation of the whole process. Therefore, the inspection of the safety valve equipment operation is particularly important. In this paper,based on two methods of semi quantitative analysis and quantitative analysis, the inspection cycle of safety valve was analyzed and evaluated to obtain the best test cycle, so as to reduce the failure risk of safety valve. The results showed that the semi quantitative calculation method based on the fuzzy comprehensive evaluation and quantitative calculation method based on the statistical analysis of test data were reliable.

safety valve; inspection cycle; risk evaluation

2017-11-22

魏永伟（1987-），男，陕西西安人，研究方向：从事安全阀效验和维修技术工作。

TQ 05

A

1004-0935（2017）12-1217-03