安全阀在线检测技术及应用初探
2018-04-02
(福建省锅炉压力容器检验研究院宁德分院 福建 宁德 352000)
安全阀存在与电力和石化装置中，其具备多方面的特征，主要包括高温高压、口径大和介质复杂度大等，对于电力与石化装置中的安全阀检测来说，首先需要整个装置停车，然后将安全阀拆除，再进行离线检测，这种方法无法对以上要求进行有效满足。所以，实现电力和石化装置中安全阀的在线检测是非常必要的。
一、安全阀在线检测技术
(一)在线检测的原理
当安全阀处于正常运行过程中的时候，阀芯受力是一组平衡力。
Fd=Fs+Po*S0
Fd、Fs、Po、S0所代表的分别是弹簧预紧力、阀芯、阀座密封压紧力、介质压力以及阀芯和阀座密封面积。
在将一向上拉力施加到阀杆上的时候，阀芯和阀座密封压紧力会逐渐缩小。当其等于零的时候，安全阀会处于开启的状态，这个时候弹簧预紧力表示为：
Fd=F+Po*So
且Fd=Ps*So
从而得到Ps=Po+F/So
Ps所表示的是安全阀起跳时的入口介质压力。从Ps=Po+F/So公式可以看出，要求得安全阀开启压力Ps，只需要知道外加力F、密封面积So和在线检测时安全阀入口的即时介质压力Po。
(二)参数确定
1.开启压力。开启压力也就是整定压力，主要指的是阀芯刚刚从阀座离开，部分介质从安全阀入口处连续流出，这便是介质压力，其与排放压力有着一定的差异。排放压力所指的是，在安全阀开启之后，阀芯升到规定高度时的安全阀入口处压力。对于安全阀在线检测来说，其成功与否的关键是通过何种方式抓住安全阀瞬间微起跳，并且非全开启时的入口压力。当下，市场上多种类型的安全阀在线检测仪主要有两种，分别是全启式与微启式。针对全启式来说，其存在比较多的劣势，一方面是测量比较容易出现误差，另一方面是容易对运行设备产生压力波动，从而被淘汰[1]。针对微启式来说，其判别方式存在一定的差异，正是因为如此，将其分成两种方法，分别是人为判别法和自动判别法。判别方式虽然存在差异，不过其测量的内容是相同的，都是真正的开启压力。
2.密封面积。安全阀密封面积的测量有着一定的限制，要对其进行测量必须处于解体检修状态中，通径换算只能够当作参考，部分安全阀是没有经过测量的，无法对这部分安全阀进行在线检测。当进行测量的时候需要注意一定的问题，那就是，相较于阀座，阀芯比较宽的时候，对阀座直径进行相应测量[2]。相较于阀座，阀芯比较窄的时候，对阀芯直径进行相应测量，从而为测量值是实际受压面积提供重要保证。
3.入口压力。通常情况下，在装置开车阶段或者是设备运行不稳定的阶段，对在线检测进行相应应用，所以决定了入口压力的动态性。要对其准确性进行有效保证，入口压力必须是安全阀提拉前设备运行的瞬间压力，同时尽可能在靠近安全阀的入口处对压力表进行相应安装。
二、安全阀在线检测技术的应用
(一)现场应用
在进行在线检测之前，必须对在线检测设备和仪表进行仔细检查，保证检测设备的完整性与仪表的灵敏度，同时两者都需要在有效期中。将安全阀上端盖打开，使阀杆顶部螺纹露出来，同时对卡头进行相应选择，将安全阀具体检测参数作为重要依据，选择与之相适应的力传感器、连接装置和机械夹具[3]。部分安全阀处于待测状态，其阀瓣具备有效密封直径，需要对其进行测量，当其有效密封直径不能直接测量的时候，能够对改变系统工作压力等方法进行应用，在保证计算机和传感器等的连接没有差错之后，才能够进行操作。
当处于在线检测过程中的时候，不可对力传感器进行过度应用，同时不可发生撞击和震动等，需要时刻观察两方面的内容，其一是阀杆上升，其二是介质排放的声音，在保证阀开启之后，在第一时间对换向控制器进行旋转，使其处于回压位置。
在完成在线检测之后，相关检测人员需要对数据处理系统所记录的多项参数进行相应处理和存储，主要包括测试时间、测试曲线和调整高度等。在此基础上退出计算机系统，将电源关闭，旋紧液压控制单元进油开关，将检测结果打印出来。
(二)在线检测结果误差与解决对策
1.被测安全阀有效密封直径测量的误差。该误差出现的原因是：部分安全阀是常温的，并且没有背压，对于这部分安全阀，能够应用两种方法对有效密封直径进行测量，分别是直接量取法和推算法。部分安全阀处于高温条件下，并且有背压，对其来说，在对直接量取法进行应用的时候，会导致较大误差的产生，需要对推算法进行相应应用，从而实现有效密封直径的测量。
解决对策：当对直接测量法进行应用的时候，需要对安全阀上阀瓣和下阀瓣的内径大小进行相应比较，对内径大的阀瓣进行确定，完成其内外直径的测量，并且取两者的平均值。在对推算法进行应用的时候，需要保证系统具有稳定工作压力，同一检测程序需要进行至少四次测量，对数据的稳定性进行相应观察，当其具备一定的规律之后，再获取检测结果，同时对检测结果的偶然误差进行相应排除。
2.机械夹具的安装没有处于水平状态，无法将垂直施力环境提供给附加外力。该误差出现的原因是：当进行安全阀在线检测的时候，在机械夹具横梁上水平放置力传感器，当机械夹具和安全阀没有处于垂直状态的时候，传感器和安全阀阀杆之间有一定的夹角，导致机械夹具克服安全阀弹簧向上拉力的时候产生了分力，进一步导致检测结果出现误差。
解决对策：在对机械夹具进行安装的时候，需要保证机械夹具中心连杆和安全阀阀杆最大程度的垂直。将传感器放置在机械夹具的横梁上的时候，需要使其同中心连杆螺母之间保持一定的距离，基本维持在2毫米到3毫米，使传感器上面和下面都不受任何外力。
3.现场温度过高，导致传感器测量结果出现误差。该误差出现的原因是：现场环境温度或者是介质的温度过高，传感器长时间放置，将导致受力部件由于高温的作用发生形变，进一步导致测量结果误差的出现。
解决对策：首先，需要对其他部件进行相应安装，在完成准备工作之后，再在机械夹具横梁上对传感器进行安装，并且在较短时间中对其进行测量。
三、结束语
在本文中，对安全阀在线检测技术的检测原理、参数确定以及实际应用进行了相应分析，从中发现，安全阀在线检测技术有着比较鲜明的优势，主要包括操作简单和稳定性高，并且能够在多种企业生产中对其进行广泛应用。当下检测技术设备不断更新，在此过程中，安全阀在线检测技术必定会得到更为广泛的应用，为高温高压设备提供重要保障。
