模拟在线蒸汽安全阀校验装置及校验数据采集系统

摘 要：特种设备法律规定了蒸汽安全阀的定期校验介质需要采用蒸汽。本文介绍了模拟在线蒸汽安全阀的热态校验装置以及用于安全阀开启及密封压力判断的安全阀校验数据采集系统。

关键词：蒸汽安全阀 ；校验装置；数据采集

蒸汽安全阀是广泛应用在锅炉及其辅机上的重要安全附件之一，其对确保锅炉及其辅机的安全生产意义重大，特种设备法律规范明文要求对在用安全阀进行定期校验。TSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》E1.3规定，用于蒸汽的安全阀，其试验需要用蒸汽进行，当试验装置能力有限时，如果可以在安装后进行调试，可以用空气代替蒸汽进行试验。但是由于装备水平所限，目前蒸汽安全阀的定期校验普遍利用压缩空气或氮气在安全阀校验台上进行常温状态下的测试，即冷态校验，与规程的要求有严重偏离。

1.安全阀热态校验的制约因素

目前行业内能够进行蒸汽安全阀热态校验的装置多为蒸汽安全阀型式试验装置。安全阀型式试验方法主要按照GB/T12242《压力释放装置性能试验规范》的要求进行，这就决定了安全阀型式试验装置的功能要求、基本结构与规模、厂房布置都复杂化、大型化，投资规模大，维护费用高，回收周期长，单台单次校验费用高，无法进行行业推广和应用。

经检索目前专利号为200520040100.3，名称为：“高温蒸汽与高温气体安全阀校验台”的实用新型专利披露高温蒸汽与高温气体安全阀校验装置包括储水筒，带压钢瓶和连接管路以及安全阀校验台座，还包括管式加热器和安置在管式加热器下方的燃气器具通过管路与燃气贮罐相连接。该校验装置可以将净水加热成高温压力蒸汽，以及将常温带压气体加热成高温压力气体用于安全阀校验。

公开披露的资料没有提供最高试验温度和最高试验压力、系统燃气明火加热安全控制、加热温度设定与调节、试验压力调节、蒸汽品质控制以及如何确保安全阀入口温度准确性的具体技术措施。

2.中小型电磁感应加热模拟在线高温安全阀校验装置

通过对蒸汽安全阀热态校验制约因素的分析，影响蒸汽安全阀热态校验的关键因素

是校难装置的中小型化。关键环节是建立高效、可控、高品质蒸汽发生装置。作者通过电磁感应加热和高效导热碱金属热管的科学配合，建立了输入功频F-热管规格L-公称通径D-整定压力P的数学模型，设计制造了系列中小型高效蒸汽发生装置。

热管是一种新型、高效的导热元件，其导热系数非常大，是金属良导体（Ag、Cu、Al）的1000-10000倍[1]。作者在高温碱金属热管以及电磁感应加热的基础上设计了高温安全阀校验装置，通过建立可控的高温饱和及湿蒸汽环境，对各类高温安全阀进行模拟在线温度下的整定压力和密封压力的校验。考核高温安全阀各结构部件材质、结构在高温下的适用性，发现其在常温校验时无法发现的结构、材质缺陷。

新阀整定压力和密封压力全部合格。通过热态校验得出以下结论：

（1）80%旧安全阀模拟工况下升压至整定压力60%时即可在安全阀出口处有可观察到的泄漏，随着压力升高泄漏越来越明显，此时有可听见的泄漏声。10%旧安全阀因泄漏严重无法开启。旧安全阀升温升压第一次开启基本正常，多次开启后整定压力下降约1-3%，密封压力下降明显，约为整定压力的40-80%，甚至更低，。个别安全阀密封失效。

（2）90%新安全阀模拟工况下升压至整定压力90%时开始有肉眼可视的泄漏，泄漏声间不明显。第一次开启时压力正常，多次开启后整定压力下降1%左右，密封压力下降，约为整定压力80-90%。个别安全阀密封失效。

（3）旧安全阀在校验状态下，阀体、弹簧、入口法兰颈部测点的温度与其安装在线运行时相应测点的温度基本一致。

3.热态校验安全阀校验数据采集系统

由于蒸汽安全阀特别是旧阀热态校验时，工况严劣，校验人员不能过于靠近安全阀否则其人身安全得不到保障。因此需要采取专门的校验数据采集系统来辅助判断安全阀的开启与密封压力的测试，同时实时监控电磁感应加热热管的工作状态。

数据采集系统需承担试验压力、试验温度、泄漏音频和阀杆位移以及视频五种六路信号的采集。其中音频信号为两路，一路采集环境噪声，另一路采集带泄漏信号的工作噪声，二者需要对比处理以筛选出泄漏信号。组态软件是一种通用数据采集和监控平台软件，主要用于构建人机界面环境[2]。根据安全阀阀杆位移突变点确定时间点，在此时间点查找系统压力，并利用此时间点泄漏信号变化情况进行辅助判断，确定此时系统压力是否就是整定压力。此种判断方法简单易行，直观可靠。

4.结束语

作者系统研究了蒸汽安全阀校验的制约因素，设计制造了中小型电磁感应加热模拟在线高温安全阀校验装置，编制了基于组态软件的校验数据采集系统，目前可以根据安全阀整定压力和公称通径调整输入功率大小产生规定品质的饱和蒸汽用于蒸汽安全阀校验。

参考文献：

[1]化工设备设计全书编辑委员会.换热器设计.上海：上海科学技术出版社，1989

[2]张贝克，等.组态软件基础与工程应用.北京：机械工业出版社，2012

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