浅谈安全阀在线检测

工作周期，满足企业长周期的工作需求，对高部位、大口径及不易拆卸安全阀可省去拆卸、吊装、运输、回装等序列工作及辅助材料费用，可克服温度、介质和背压效应对整定压力的影响等优点。因此，其一出现就在电力、化工等行业内引起了极大兴趣。目前，在线检测的方法主要由采用被保护系统及其压力或其它压力源进行测试（升压实跳）和采用辅助开启装置（检测仪）进行测试两种[2]。以下该文就上述两种方法的特点、应用及使用中的注意点进行分析探讨。

1 升压实跳

升压实跳是通过提高设备上安全阀的入口介质压力使安全阀开启，它必须在安全阀受压状态下进行。在现场实际应用中升压实跳法除了可进行整定压力的调校外，在满足一定条件下还可完成以下两项目的测试。

（1）具有足够压力和容量承压设备上安全阀回座压力的测试。这对于常规的离线校验台来说是无法实现的。

（2）对介质为气体的非封闭式安全阀，当其入口压力小于规定的密封试验压力时，也可进行密封性测试。该测试法是在安全阀的整定压力调整完毕后，将安全阀的入口压力升至规定的密封试验压力，再根据《安全阀安全技术监察规程》规定的“对于非封闭式安全阀，在一定时间内未听到气体泄漏声即可认为密封试验合格”要求判断其密封性能是否符合要求。

对安全阀在线检测来讲，升压实跳法特别适用于重锤杠杆式安全阀。这是由于重锤杠杆式安全阀无阀杆，无法采用检测仪进行检测，且动作与性能不太受温度影响。与重锤杠杆式安全阀不同，弹簧式安全阀的升压实跳就应注意其温度的影响。笔者在对电站锅炉上安全阀升压实跳的检测中，多次发现一些弹簧式安全阀前后两次升压实跳所测出的整定压力值差异较大，而且前后两次升压实跳的间隔时间越短，排放时间越长，整定压力值差异越大；间隔时间越长，排放时间越短，整定压力值差异越小。经分析出现这种情况的主要原因在于安全阀起跳排放高温介质后，使其弹簧温度瞬间升高，弹簧弹性模量下降，致刚度下降，弹簧力减小。在弹簧工作温度未恢复到原工作状态而立即进行下一次的升压实跳，便会出现原定的整定压力值变小。这对于一些性能较差的安全阀尤为明显。因此，对工作在高温介质下的弹簧式安全阀在升压实跳中应特别注意安全阀排放后温度的影响，以免造成所确定的整定压力有较大的偏差。

升压实跳法回座压力的测试中，应特别注意蒸汽锅炉上安全阀回座压力值的符合性要求，而不是盲目性的测试其数值。根据《锅炉安全技术监察规程》要求，锅炉上的安全阀回座压力一般为整定压力的93%～96%，最小不得低于整定压力的90%。

升压实跳对在用安全阀的检测是一种行之有效的方法，优点是直观，结果最接近实际情况[3]，且大部分设备上的安全阀都可实现回座压力的测试。但检测所需时间较长，升压成本高，多次起跳会对密封面造成一定的损伤，且频繁升降压对设备也会造成一定的损伤。故对于此法应注意控制其检测过程中的操作次数。

2 检测仪检测法

检测仪检测法是依靠仪器提供一个向上的附加提升力，利用这个力和设备内介质压力的总和来克服弹簧的预紧力，使阀门开启。或者在没有介质压力作用下，仅由外部向上的附加提升力来来克服弹簧的预紧力使阀门开启，从而实现对阀门整定压力的调校。它在安全阀受压或不受压状态下都可进行。其开启时力的平衡关系见图1。

如图1所示，安全阀在无附加提升力的作用下开启时的受力平衡关系：

F=PS·S （1）

如图2所示，安全阀在介质压力及向上附加提升力的共同作用下开启时的受力平衡关系：

F=P0S+△F （2）

由（1）与（2）式联立可得：

PS=P0+△F/S （3）

式中：F—弹簧预紧力；PS—安全阀整定压力；P0—安全阀入口压力；

S—介质作用在阀瓣上的有效密封面积；△F—向上的附加提升力；

式（3）中安全阀入口压力、向上的附加提升力都可现场测得，因此仅需得出有效密封面积便可知道安全阀整定压力。

安全阀关闭件接触表面上的质点不可能百分之百的绝对接触，因而有效密封面积并非简单地指阀瓣内径所包围介质的作用面积。目前，要测定工作状态下安全阀的有效密封面积主要是通过检测仪，采用压差法和通过改变定压螺母两种方法计算安全阀有效密封面积。压差法需改变介质压力，但在实际运用中会出现以下情况：（1）由于工艺的要求而无法改变系统介质压力而无法应用；（2）变换后的压力，由于整个系统运行的原因难以稳定，造成所测出的误差较大。改变定压螺母法需知道在一定的弹簧压力级范围内，定压螺母旋转一圈，开启压力改变的百分数A%，但这个参数必须是安全阀厂家提供，一般难以获取，且在不同的环境下，弹簧刚度有可能发生变化，造成A发生变化。因此，最好在安全阀拆卸检查或离线校验时预先进行有效密封面积的确定。离线确定有效密封面积多采用的算法是对解体后的安全阀，分别测量阀瓣及阀座的内、外径，然后取内径大者的内外径算术平均值作为有效密封直径，再求出有效密封面积，但这是一种近似等效的算法，并不是十分精确。此外，由于需要拆装安全阀，工作量也大。故建议采用以下做法，即先通过离线校验台调整出一整定压力值，在安全阀不受压的情况下，利用检测仪测出需多大的向上附加提升力可使该安全阀开启，此时安全阀入口压力为0，式（3）变换成下式：

PS=△F/S （4）

在整定压力值及向上附加提升力已确定情况下，根据式（4）即可算出有效密封面积。笔者在多次的现场实际检测中发现采用该法确定的有效密封面积对工作状态下安全阀整定压力的定值更为准确。因此，有效密封面积最好采用检测仪进行离线反推法计算。

在应用中检测仪检测法不能用于非弹簧式安全阀，对部分弹簧内置式而无阀杆的安全阀也不适用。它也无法像升压实跳法对回座压力进行测试。但对介质为气体的非封闭式安全阀，当其入口压力小于规定的密封试验压力时，也可进行密封性测试。测试的关键就是在安全阀达到规定密封压力时，检测仪需要提供多大的向上附加提升力，根据《安全阀安全技术监察规程》密封试验压力的要求及上式（3）可推出附加提升力如下：

当安全阀开启压力>0.3MPa时

△F=（0.9 PS-P0）S （5）

当安全阀开启压力≤0.3MPa时

△F=（PS-0.03-P0）S （6）

在测试时，根据（5）或（6）式求得向上附加提升力的大小，通过检测仪对安全阀施加该力，而密封性能的合格性判断依据同上述升压实跳中的判断法。

目前，检测仪检测的判开方法除了升压实跳法中的音频法外，还有位移、特征点两种方法。

（1）音频法用听觉感知安全阀的开启，即以开始听到介质的连续排放声为判开准则，这当然与人的主观因素有很大的关系。

（2）位移法则采用阀瓣的微动，来判断安全阀的开启，但目前市面上的检测仪多以测量阀杆的微动来间接地反映阀瓣的微动。但在实际检测中还应考虑到是否由于阀瓣与阀座粘死、阀瓣卡死等问题，而造成检测时仅仅是阀杆动了，阀瓣未动，而错误的将其判断为开启。因此，用该判开法检测前，对于带提拉扳手的安全阀应该预先进行提拉使其排放，对无扳手的安全阀应用检测仪提供向上附加提升力让其少量排放。只有确保阀瓣能正常动作时，使用该法，才不会造成误调、误判。

（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，如图3所示。

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。

3 结语

安全阀在线检测法给使用单位带来了一定的便利，但其应用的好坏不仅取决于对安全阀相关参数的准确掌握，还取决于操作人员在现场的经验及熟练程度。此外，在线检测法对于粘稠性较大或含有固体颗粒物夹杂工作介质也不建议采用，因为此类介质排放时对密封面损伤较大，甚至会粘在密封面上，造成回座后出现泄漏；对于易燃、易爆、有毒介质要慎重使用，应具备安全防护措施。

参考文献

[1]余华山.安全阀在线检测[J].中国锅炉压力容器安全，1992（5）.

[2]安全阀安全技术监察规程.国家质量技术监督局[S].2006.

[3]周震.安全阀[M].北京：中国标准出版社，2013：240-251.

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