(福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院寧德分院 福建 寧德 352000)

安全閥存在與電力和石化裝置中，其具備多方面的特征，主要包括高溫高壓、口徑大和介質(zhì)復(fù)雜度大等，對(duì)于電力與石化裝置中的安全閥檢測(cè)來(lái)說(shuō)，首先需要整個(gè)裝置停車，然后將安全閥拆除，再進(jìn)行離線檢測(cè)，這種方法無(wú)法對(duì)以上要求進(jìn)行有效滿足。所以，實(shí)現(xiàn)電力和石化裝置中安全閥的在線檢測(cè)是非常必要的。

一、安全閥在線檢測(cè)技術(shù)

(一)在線檢測(cè)的原理

當(dāng)安全閥處于正常運(yùn)行過(guò)程中的時(shí)候，閥芯受力是一組平衡力。

Fd=Fs+Po*S0

Fd、Fs、Po、S0所代表的分別是彈簧預(yù)緊力、閥芯、閥座密封壓緊力、介質(zhì)壓力以及閥芯和閥座密封面積。

在將一向上拉力施加到閥桿上的時(shí)候，閥芯和閥座密封壓緊力會(huì)逐漸縮小。當(dāng)其等于零的時(shí)候，安全閥會(huì)處于開(kāi)啟的狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候彈簧預(yù)緊力表示為：

Fd=F+Po*So

且Fd=Ps*So

從而得到Ps=Po+F/So

Ps所表示的是安全閥起跳時(shí)的入口介質(zhì)壓力。從Ps=Po+F/So公式可以看出，要求得安全閥開(kāi)啟壓力Ps，只需要知道外加力F、密封面積So和在線檢測(cè)時(shí)安全閥入口的即時(shí)介質(zhì)壓力Po。

(二)參數(shù)確定

1.開(kāi)啟壓力。開(kāi)啟壓力也就是整定壓力，主要指的是閥芯剛剛從閥座離開(kāi)，部分介質(zhì)從安全閥入口處連續(xù)流出，這便是介質(zhì)壓力，其與排放壓力有著一定的差異。排放壓力所指的是，在安全閥開(kāi)啟之后，閥芯升到規(guī)定高度時(shí)的安全閥入口處壓力。對(duì)于安全閥在線檢測(cè)來(lái)說(shuō)，其成功與否的關(guān)鍵是通過(guò)何種方式抓住安全閥瞬間微起跳，并且非全開(kāi)啟時(shí)的入口壓力。當(dāng)下，市場(chǎng)上多種類型的安全閥在線檢測(cè)儀主要有兩種，分別是全啟式與微啟式。針對(duì)全啟式來(lái)說(shuō)，其存在比較多的劣勢(shì)，一方面是測(cè)量比較容易出現(xiàn)誤差，另一方面是容易對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生壓力波動(dòng)，從而被淘汰[1]。針對(duì)微啟式來(lái)說(shuō)，其判別方式存在一定的差異，正是因?yàn)槿绱耍瑢⑵浞殖蓛煞N方法，分別是人為判別法和自動(dòng)判別法。判別方式雖然存在差異，不過(guò)其測(cè)量的內(nèi)容是相同的，都是真正的開(kāi)啟壓力。

2.密封面積。安全閥密封面積的測(cè)量有著一定的限制，要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量必須處于解體檢修狀態(tài)中，通徑換算只能夠當(dāng)作參考，部分安全閥是沒(méi)有經(jīng)過(guò)測(cè)量的，無(wú)法對(duì)這部分安全閥進(jìn)行在線檢測(cè)。當(dāng)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候需要注意一定的問(wèn)題，那就是，相較于閥座，閥芯比較寬的時(shí)候，對(duì)閥座直徑進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量[2]。相較于閥座，閥芯比較窄的時(shí)候，對(duì)閥芯直徑進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量，從而為測(cè)量值是實(shí)際受壓面積提供重要保證。

3.入口壓力。通常情況下，在裝置開(kāi)車階段或者是設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定的階段，對(duì)在線檢測(cè)進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)用，所以決定了入口壓力的動(dòng)態(tài)性。要對(duì)其準(zhǔn)確性進(jìn)行有效保證，入口壓力必須是安全閥提拉前設(shè)備運(yùn)行的瞬間壓力，同時(shí)盡可能在靠近安全閥的入口處對(duì)壓力表進(jìn)行相應(yīng)安裝。

二、安全閥在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

(一)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在進(jìn)行在線檢測(cè)之前，必須對(duì)在線檢測(cè)設(shè)備和儀表進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證檢測(cè)設(shè)備的完整性與儀表的靈敏度，同時(shí)兩者都需要在有效期中。將安全閥上端蓋打開(kāi)，使閥桿頂部螺紋露出來(lái)，同時(shí)對(duì)卡頭進(jìn)行相應(yīng)選擇，將安全閥具體檢測(cè)參數(shù)作為重要依據(jù)，選擇與之相適應(yīng)的力傳感器、連接裝置和機(jī)械夾具[3]。部分安全閥處于待測(cè)狀態(tài)，其閥瓣具備有效密封直徑，需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)其有效密封直徑不能直接測(cè)量的時(shí)候，能夠?qū)Ω淖兿到y(tǒng)工作壓力等方法進(jìn)行應(yīng)用，在保證計(jì)算機(jī)和傳感器等的連接沒(méi)有差錯(cuò)之后，才能夠進(jìn)行操作。

當(dāng)處于在線檢測(cè)過(guò)程中的時(shí)候，不可對(duì)力傳感器進(jìn)行過(guò)度應(yīng)用，同時(shí)不可發(fā)生撞擊和震動(dòng)等，需要時(shí)刻觀察兩方面的內(nèi)容，其一是閥桿上升，其二是介質(zhì)排放的聲音，在保證閥開(kāi)啟之后，在第一時(shí)間對(duì)換向控制器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使其處于回壓位置。

在完成在線檢測(cè)之后，相關(guān)檢測(cè)人員需要對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所記錄的多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)處理和存儲(chǔ)，主要包括測(cè)試時(shí)間、測(cè)試曲線和調(diào)整高度等。在此基礎(chǔ)上退出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將電源關(guān)閉，旋緊液壓控制單元進(jìn)油開(kāi)關(guān)，將檢測(cè)結(jié)果打印出來(lái)。

(二)在線檢測(cè)結(jié)果誤差與解決對(duì)策

1.被測(cè)安全閥有效密封直徑測(cè)量的誤差。該誤差出現(xiàn)的原因是：部分安全閥是常溫的，并且沒(méi)有背壓，對(duì)于這部分安全閥，能夠應(yīng)用兩種方法對(duì)有效密封直徑進(jìn)行測(cè)量，分別是直接量取法和推算法。部分安全閥處于高溫條件下，并且有背壓，對(duì)其來(lái)說(shuō)，在對(duì)直接量取法進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致較大誤差的產(chǎn)生，需要對(duì)推算法進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)有效密封直徑的測(cè)量。

解決對(duì)策：當(dāng)對(duì)直接測(cè)量法進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，需要對(duì)安全閥上閥瓣和下閥瓣的內(nèi)徑大小進(jìn)行相應(yīng)比較，對(duì)內(nèi)徑大的閥瓣進(jìn)行確定，完成其內(nèi)外直徑的測(cè)量，并且取兩者的平均值。在對(duì)推算法進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，需要保證系統(tǒng)具有穩(wěn)定工作壓力，同一檢測(cè)程序需要進(jìn)行至少四次測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性進(jìn)行相應(yīng)觀察，當(dāng)其具備一定的規(guī)律之后，再獲取檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的偶然誤差進(jìn)行相應(yīng)排除。

2.機(jī)械夾具的安裝沒(méi)有處于水平狀態(tài)，無(wú)法將垂直施力環(huán)境提供給附加外力。該誤差出現(xiàn)的原因是：當(dāng)進(jìn)行安全閥在線檢測(cè)的時(shí)候，在機(jī)械夾具橫梁上水平放置力傳感器，當(dāng)機(jī)械夾具和安全閥沒(méi)有處于垂直狀態(tài)的時(shí)候，傳感器和安全閥閥桿之間有一定的夾角，導(dǎo)致機(jī)械夾具克服安全閥彈簧向上拉力的時(shí)候產(chǎn)生了分力，進(jìn)一步導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)誤差。

解決對(duì)策：在對(duì)機(jī)械夾具進(jìn)行安裝的時(shí)候，需要保證機(jī)械夾具中心連桿和安全閥閥桿最大程度的垂直。將傳感器放置在機(jī)械夾具的橫梁上的時(shí)候，需要使其同中心連桿螺母之間保持一定的距離，基本維持在2毫米到3毫米，使傳感器上面和下面都不受任何外力。

3.現(xiàn)場(chǎng)溫度過(guò)高，導(dǎo)致傳感器測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。該誤差出現(xiàn)的原因是：現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度或者是介質(zhì)的溫度過(guò)高，傳感器長(zhǎng)時(shí)間放置，將導(dǎo)致受力部件由于高溫的作用發(fā)生形變，進(jìn)一步導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差的出現(xiàn)。

解決對(duì)策：首先，需要對(duì)其他部件進(jìn)行相應(yīng)安裝，在完成準(zhǔn)備工作之后，再在機(jī)械夾具橫梁上對(duì)傳感器進(jìn)行安裝，并且在較短時(shí)間中對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。

三、結(jié)束語(yǔ)

在本文中，對(duì)安全閥在線檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)原理、參數(shù)確定以及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)分析，從中發(fā)現(xiàn)，安全閥在線檢測(cè)技術(shù)有著比較鮮明的優(yōu)勢(shì)，主要包括操作簡(jiǎn)單和穩(wěn)定性高，并且能夠在多種企業(yè)生產(chǎn)中對(duì)其進(jìn)行廣泛應(yīng)用。當(dāng)下檢測(cè)技術(shù)設(shè)備不斷更新，在此過(guò)程中，安全閥在線檢測(cè)技術(shù)必定會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用，為高溫高壓設(shè)備提供重要保障。