安全阀在线校验技术探究

摘 要：安全阀是压力容器和管道超压事故的安全泄压装置，可以对系统超过安全值时开启泄压。保障设备安全而被广泛应用于天然气、石油化工、电力等行业中。安全附件的定期检验根据《压力容器定期检验规则》规定：安全阀一般每年至少校验一次。而在线校验是指安全阀在设备处于正常运行状态下不用拆卸直接可校验的一种新型校验方法。本文希望能够通过分析安全阀在线校验原理和优点，探究在线校验技术的发展与推广[1]。

关键词：安全阀；在线校验；原理；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.215

1 安全阀在线校验技术及装置组成

（1）安全阀在线校验原理。考察一个处于关闭且运行状态的弹簧式安全阀。安全阀的开启、关闭动作主要依靠进口端的介质压力变化和弹簧的预紧力的相互作用来使阀芯自动开启和关闭。弹簧向下作用于阀瓣的弹簧预紧力FT，介质作用力压力PL，另一部分产生阀门密封件之间的相互紧压力F，该力足以让安全阀保持密封状态。[4]随着介质压力的提高，密封件的相互压紧力变小，当介质压力等于开启压力Ps时，相互压紧力F=0，安全阀开启，此时应满足：

FT=Ps*S （1）

阀瓣的弹簧预紧力--FT；介质作用力压力---PL；阀门密封件之间的相互紧压力--F；介质作用于阀瓣上的有效接触面积--S；安全阀开启压力--Ps；外部作用于安全阀阀瓣一个；向上的附加提升力---Fw。

由此原理，在线（又称热态）调校过程中，如图表1所示如果从外部作用给安全阀阀瓣一个向上的附加提升力Fw，则除抵抗介质作用力与密封件的相互压紧力外，弹簧压紧力还需克服该附加提升力Fw。随着附加力增大，密封件的相互压紧力将逐渐减小。当压紧力等于零时，安全阀达到开启状态。此时应该有介质的作用力和附加提升力之和刚好克服弹簧预紧力。即有：

FT=Fw+PL*S （2） 由此公式（1）（2）得到安全阀在线定压基本公式即：

Ps=PL+Fw/S

综上所述，测定安全阀开启时的附加提升力、安全阀的入口压力及介质作用在阀瓣上的有效面积，就可计算安全阀的开启压力。

（2）在线校验装置的组成及检测方法。安全阀在线校验装置的组成部分，如图表2所示主要有校验架笔式记录仪、液压联动机构、力传感器、音频传感器、位移传感器等部件共同完成了安全阀校验仪器的结构[3]。

“按照关于在用锅炉压力容器安全阀校验的若干意见”中要求，安全阀开启压力的科学定义为该进口压力下介质可呈现由视觉或者听觉感知的连续性排出状态，或者阀瓣出现可测的位移变化。

由此，根据以上对开启压力的定义作为其检测的判开准则，目前较常用的有以下方法测试安全阀开启压力。

（1）位移法：利用位移传感器判定安全阀开启状态。当阀瓣发生微启时，位移传感器位移发生变化，从而得出安全阀的实际开启压力。（2）音频监听法：当阀瓣发生微启时，介质通过微开的狭缝产生音频激荡，拾音探头作为波导元器件，吸附在安全阀出口处，通过数据处理器监听判定，从而得出安全阀的实际开启压力。（3）特征点法：利用检测仪测试时安全阀开启与关闭时向上附加提升力的突变，即检测仪测试的过程曲线拐点来判断安全阀的开启。这种方法得到的整定压力值实际上介于排放压力与开启压力之间，过程中阀瓣的开启量也较大对安全阀的寿命产生一定的影响。

2 安全阀在线校验技术的优缺点

（1）优点。1）提高企业生产效率，降低成本及工作人员劳动强度。在线校验免拆、免装、无需停产，系统无需隔离等工序，节省了停机、拆卸、吊装、运输等系列工作，提高了企业生产效率及成本和安全阀校验的工作效率。2）解决热态误差对安全阀开启压力的影响。安全阀弹簧在热态和冷态所表现出来的状态是不一样的。在线校验是在实际工况下进行的，无需温度修正，比冷态更好解决了温度对开启压力的影响。3）克服系统背压对安全阀开启压力的影响。在线校验是在实际工况中进行的，有效解决背压因素的影响，保证其装置的正常运行。4）解决阀杆弹簧密封件之间的误差因素。安全阀在线校验，可将阀杆、弹簧、密封件之间的误差全部考虑进去。该技术特别关注其密封条件，并不断对其校验的阀杆施加用力，在检测阀杆承受力的实际情况下记录其相关数据并进行科学的分析。

（2）缺点。安全阀在线校验因现场不可控因素较多，危险系数相对冷态校验高；目前还无法进行密封性能试验.

3 结论

安全阀在线校验技术是目前一种运用于正常运行状态下校验的新型校验方法。对于提高企业的生产和工作效率有着重要的作用。但在实际的应用和操作中可能会出现一些执行问题，了解在线校验技术原理，有助于安全阀在线校验技术更好普及，尤其是人员培训的过程中，要考虑操作人员的熟练程度，操作人员在掌握教研原理的基础之上，积累丰富的教研经验，才能够提高校验的熟练度。[2]有助于推进大型生产过程中相关设备和仪器的合理维护工作向前发展。

参考文献：

[1]徐建.安全阀在线校验技术思考[J].工业设计，2015（07）：150-151.

[2]马寅昌.安全阀离线校验方法研究[J].石化技术，2015，22（04）：20-21.

[3]闵加丰.安全阀在线校验关键技术研究[D].江南大学，2014.

[4]F.Arens-Fisher，W.Bung.Essen，赵战川，钱祥鹏.控制安全阀的工作原理与校验[J].华北电力技术，1983（03）：13-19.

作者簡介：李明杰（1989-），男，福建泉州人，在读本科，研究方向：特种设备检验检测方向。