安全阀校验数字化技术与物联网管理系统开发

卢俊文，刘景新，马成

（河北省特种设备监督检验研究院唐山分院，河北 唐山 063000）

1 安全阀校验的现状

安全阀校验有在线校验与离线校验2 种方式，但由于在线校验存在成本高、操作难度大等多方面原因，故一直是以离线校验方式为主。离线校验虽然需要将安全阀从设备上拆下，但它不仅能对各种不同大小、不同结构形态的安全阀进行整定压力调校和密封性能试验，而且能对安全阀进行解体维修，所以绝大多数安全阀仍然采用离线校验的方式进行校验。

安全阀校验总体上由两大部分工作构成，即：操作环节工作与管理体系环节工作。前者是指在校验台上对安全阀整定压力进行调校和密封性能试验，对使用过的旧阀进行解体维修；后者包括：校验受理、填写校验原始记录、收费、统计报表（台账）、刻印悬挂校验合格证铭牌、铅封、发放校验报告及文件归档等。

整定（开启）压力调校是安全阀校验中最重要的一项内容，目的是将安全阀整定压力调整到规定的范围内，整定压力的调整与测试所用的设备叫安全阀校验台。整定压力的测试可以采用两种方式进行：一种是采用机械指针式压力表，安全阀校验台均配备多种不同量程0.4级精密压力表；另外一种是采用数字化测量方法，采用压力变送器将压力信号转换成电信号输出，电脑控制单片机或PLC 采集电信号，再经过放大和A/D 转换变成数字（压力）信号显示在屏幕上。

用机械指针式压力表作为唯一的测量仪表的弊端是显而易见的（撇开肉眼从不断变动的指针上读取压力数据产生的误差不谈）：首先，由于压力表不具备自动记录测试数据的功能，测试数据只能事后由校验员填写到校验原始记录与校验报告中去，数据的真实性与准确度基本取决于校验人员的责任心和自觉性，这导致测试过程中的原始数据无法查询、测试过程无法追溯。很多检验机构的安全阀原始记录中的测试数据都是标准值（不存在任何误差），其真实性与可靠性是存在疑问的。这不仅使监管流于形式，且对检测机构的客观性与公正性也将产生不利影响。

2 安全阀校验、密封性能试验数字化测试系统

2.1 安全阀校验数字化测试系统

安全阀校验数字化测试系统不是将校验台上的压力表替代掉，而是提供一种既能自动测定安全阀开启压力与密封性能、又能将测试数据进行自动采集和保存的先进测试手段，压力表仍然作为辅助测量手段予以保留。与压力表不同，数字化测试系统是通过压力变送器、数据采集与处理模块、测控软件及电脑等将压力（流量）等转换成电信号，电信号经过放大处理后再转换成数字信号，上位机软件按照指定的方法（如：拐点法）判定得到测试结果（如：整定压力)，最后将采集到的实时测试数据（压力）与结果在显示屏上显示、并自动记录到数据库中。因此，其测试精度与可靠性不仅与系统硬件技术性能指标有关，还与上位机软件有关。

虽然该系统在技术上实现的难度并不大，但要使其同时具备测量精度高、稳定性好、人机功能佳等功能，则需要对技术方案进行深入的理论研究与试验验证，然后将这个经过试验论证的技术方案转化成技术规范并严格执行，才能最终确保数字化测试设备的先进性与可靠性。

该系统包含：基于单片机的数据采集与处理器、0-20mA 输出压力传感器、高精度电子流量计、激光打标机、触摸屏等硬件及测控软件构成。其中，数据采集与处理器自主研发，信号输入接口不少于6 个，数据采集速率不低于每秒100 次，自动测定和记录安全阀开启压力、安全阀瞬时泄漏率与每分钟泄漏量，测试精度不低于千分之五。

2.2 安全阀校验密封性试验数字化测试系统

现行国家规范《安全阀安全技术监察规程》，推荐了安全阀密封试验装置，规定了密封试验压力及3 种不同公称通径的安全阀保压时间、合格标准，保压时间内排出的气体每分钟所产生的气泡数小于规定的数值即为合格。

本课题设计了一种即轻便又能快速装拆、且具有泄漏显示功能的“堵板”，为数字流量传感器的测量提供保证。以提高安全阀密封性能试验的效率、保证测试结果的正确率。

首先，通过实验研究气体体积流量在30ml/min 范围内（安全阀允许的最大泄漏率）变化时气泡体积（ml/个）与集漏管内径、流量、流速之间的关系，对“气泡法”的测量误差范围进行测算。然后，以高精度的小微流量传感器为核心，开发安全阀校验密封性能试验数字化测试仪器，同步测定安全阀泄漏率与气泡数，自动记录测试数据，并实现与整定压力数字化测试系统的整合。成功地解决了全封闭式安全阀密封性能的数字化测试问题。

3 基于物联网平台的安全阀校验智能管理系统

3.1 安全阀网上约检与信息化管理系统

该软件采用JAVA 语言编写B-S 软件、SQL Server 数据库，以二维码进行身份验证与快速获取信息通道，使安全阀使用单位、安全阀校验机构、安全阀制造单位与特种设备检验监督管理部门之间能快速高效地实现信息交换与信息查询。

对于安全阀使用单位，通过该平台可以建立起本企业的安全阀台账；安全阀到期要送检前，可直接登录进行网上约检、生成约检号和约检单。安全阀送检时不再需要填写任何表格，同时，还可以及时地获悉安全阀的校验进度、校验是否合格、报告是否生成、校验收费明细等信息，预览和下载校验报告，网上约检过的安全阀信息自动进入数据库，下次到期未检时将自动提示预警。

对于安全阀校验机构，网上约检过的安全阀送检时可以直接通过约检号导入全部信息、自动生成校验任务单，并将检验任务派送到智能型校验台上进行校验，效率大幅提高。同时，也可以用它查看将要送检的安全阀的情况，或协助检验接待处完成送检安全阀的信息录入工作。

对于承压设备监督管理部门，通过该平台可以获取各个辖区内安全阀的数量、分布、报检、收费以及安全阀校验等方面的准确信息，预览和下载校验原始记录与校验报告。

3.2 安全阀校验专用二维码与手机APP 系统

开发“安卓”与“苹果”2 种手机系统的手机APP，用于扫描二维码进行身份认证与信息查询与交换。

该系统由“安全阀终身二维码标识”、“安全阀校验体系文档（校验委托单、校验报告等）二维码”、“安全阀校验合格证铭牌二维码”、“安卓”与“苹果”系统手机APP 等构成，实现的功能有：通过扫描约检单或校验委托单上的二维码，可以快速获取安全阀的校验进度、校验是否合格、报告是否生成、校验收费明细等信息；扫描合格证铭牌与安全阀阀体上的二维码能获取安全阀自身以及校验情况的信息、预览校验报告，使得安装时不再发生装错位置的情况，校验单位通过扫描二维码即可将安全阀信息直接导入；扫描安全阀安装位置处二维码，可以快速获悉应该安装的安全阀选型、比对已经安装的安全阀是否匹配。

该平台显示的信息以及电子版校验报告信息全部来自于“安全阀智能校验专用数据库”，信息完全真实可靠，将彻底杜绝信息虚假、报告与铭牌造被假冒的可能。

3.3 安全阀校验管理端与测试端软件

采用VB 编写的B-S 软件，用于完成安全阀校验机构的校验受理、收费与文档管理、校验历史追溯等工作，自动记录校验测试的数据、维修情况与校验结论等。

首先，研究使用经第三方机构认证的、具有“密码验证功能的电子图章”，使安全阀使用单位通过网上信息管理平台下载的“电子版报告”具备法律效率。

其次，建立安全阀校验机构的文档电子化存档系统，并建立相关的管理规范。另外，研究与原有OA 系统设备库进行数据交互的方法，并提出确保数据安全的有效措施。

3.4 二维码合格证铭牌的打印

选用“光纤激光打标机”，刻印“二维码合格证铭牌”，并与系统进行整合联动，实现铭牌自动连续刻印。

安全阀的整定压力及密封试验测试结束后，合格的安全阀要打铅封标记并挂上校验铭牌。本系统引进“光纤激光打标机”自动打印技术，合格的安全阀形成“校验名牌”文件，“光纤激光打标机”读入该文件，自动打印校验名牌，有效地提高了校验名牌的打印效率。

4 结语

随着国家对特种设备安全管理的不断加强，如何对安全阀校验工作实施有效的监管、保证安全阀校验的工作质量也成为了一个迫切需要解决的课题。随着计算机网络与通讯技术的迅猛发展，信息的传输与共享变得快捷通畅，以网络、数据库、应用软件、二维码、智能手机以及手机客户端作为平台和载体，采用物联网技术对现有的安全阀校验管理体系进行升级改造,通过完善并普及安全阀校验数字化测试技术和基于网络与大数据平台的信息管理体系，将是解决安全阀有效监管问题的唯一途径。

虽然数字化测试技术比采用压力表更加先进、工作效率也更高，但我国现行的法规和国家标准中均还未接纳数字化测试方法。鉴于安全阀数字化测试技术已经在国内许多检验机构投入使用，相关的法规与标准显然已经滞后，亟待进行修改完善，以便推动先进科学技术的普及与安全阀校验行业的技术进步。