安全阀在线检测系统探究

安全阀在线检测系统探究

高锋 潘恒 孙启伟

中检集团公信安全科技有限公司 山东枣庄 277100

摘要：安全阀的种类较为丰富，根据结构、介质、作用原理等可分为多种，在这些种类繁多的安全阀中，弹簧式安全阀的运用最为广泛，尤其在石油化工、天然气等领域，由于这类作业在生产过程中会产生较强的压力，从而很有可能会导致相关机器设备的损坏，因此对能够承受负荷压力的安全阀有着相当大的需求。弹簧式安全阀由于自身材料设计的缺陷，会使其在运作时根据不同程度的压力、温度等外部条件的共同作用下产生不同程度的安全问题，因此，对于安全阀在线监测系统的研究就显得尤为重要。

关键词：安全阀；在线检测

引言

在石油化工、天然气等工业领域大量使用的安全阀可以防止承压设备发生超压破坏，保证工艺过程平稳可靠。弹簧式安全阀是直接载荷式安全阀的一种，也是应用最为广泛的安全阀形式。弹簧式安全阀在运行过程中，由于弹簧材料的特性，在操作压力、操作温度、介质侵蚀等作用下，其整定压力（也称开启压力）和密封性能等可能会发生改变，导致安全阀不能按照规定的压力开启或者发生泄漏，从而影响生产安全。因此，相关法规规定安全阀需要进行定期校验。我国标准和法规规定的安全阀定期校验有离线和在线２种方式。目前，安全阀的定期校验大多采用离线方式。离线校验方式在实际应用中存在多种缺点，例如安装和使用条件受限、拆装过程风险大、受运输过程影响以及对人员的依赖性大等。文中综合考虑安全阀安全技术规范的要求，结合数据采集技术和计算机控制技术，开发了一种安全阀在线检测系统。此安全阀在线校验系统具有校验范围广、精度高、可靠性好、自动记录数据过程完整、校验过程不影响正常生产及硬件轻便易携等优点，可作为安全阀校验的一种有效选择和离线校验的补充。

1石油设备安全阀概述

根据定义，安全阀是当设备或管道内的介质压力升高超出规定值时，通过向系统外排放介质来防止设备或管道内部介质压力超出规定数值的特殊阀门。安全阀属于自动阀类，主要承担保护设备、保障设备使用人员安全的作用。应注意的是，安全阀在使用之前需要经过足够的压力试验才可投入使用。基于此，石油设备安全阀的作用在于可以保障石油生产过程中所涉及的各类管道、通道、容器、锅炉等承载高压类设备，是一种能够在石油设备工作压力超出临界值时自动开启排泄压力的压力过载保护装置。

2安全阀在线检测系统探究

2.1系统最佳配置一般原则

安全阀在线检测系统应该具有对安全阀的临时隔断功能、对校验过程数据的记录功能和对检测数据的处理功能。安全阀在线检测最佳的系统配置应包括隔断装置、多参数数据自动采集系统、安全阀在线检测软件３个部分。选择安全阀在线检测用的隔断阀时，首先应注意隔断效果应高度可靠，其压力等级要高于承压设备压力等级至少３倍，以使安全阀的现场校验可靠、安全，其口径还应保证在设备正常运行时不影响安全阀的使用。选择数据采集系统时应考虑安全阀校验现场空间有限，提高数据记录不方便位置数据采集的自动化程度。选择在线检测软件时应提高软件处理数据的智能化程度。

2.2多参数数据自动采集系统

多参数数据自动采集系统也是安全阀在线监测系统的重要组成部分，其主要分为硬件和软件两大方面。该系统的硬件组成部分主要是由压力源、压力传感器、检测记录仪等相关设备构成，其中压力源对系统影响较大。但同时由于要避免非一般的状况发生，在检测过程中要做好向指定企业寻求气源的准备。由于此前在离线校验的过程中，需要对安全阀进行现场拆卸后再进行下一步的检测，并且离线校验方法对于人工的依赖性极大，对检测数据的读取、收集和处理都是通过人工进行，因此，对于检测数据的准确性仍存在质疑，进而对安全阀最终的评判产生了较大的难度。而安全阀在线检测系统中的多参数数据自动采集系统，对整个检测过程中的读取和收集都进行了自动化和智能化的转变，提高了准确率。

2.3升压实跳法

升压实跳是当安全阀处在受压状态下时，通过提高其入口介质的压力来将安全阀开启。升压实跳法不仅可用来调校整定压力，还可在条件允许时完成如下测试项目：①当安全阀装在容量与压力足够的承压设备上时，可采用升压实跳法来检测其回座压力；②当安全阀为非封闭形式、介质为气体及其入口压力比封闭试验的规定压力值小时，可采用升压实跳法来开展密封性检测，其工作原理如下：先调节安全阀的整定压力，再将其入口压力提高至密封试验规定的压力，最后再按《安全阀安全技术监察规程》判断安全阀的密封性能达标与否。在实际应用中，升压实跳法尤其适合用在重锤杠杆式安全阀中，究其原因为重锤杠杆式安全阀未设阀杆及温度对其性能和动作的影响极不明显。在弹簧式安全阀中，升压实跳法的应用应将温度的影响考虑其中，即当弹簧式安全阀在高温介质下运行时，应尤其注意在排放了高温介质以后，温度对安全阀整定压力的影响。另外，在回座压力的升压实跳检测中，依据《锅炉安全技术监察规程》，应将锅炉上安全阀的回座压力控制在整定压力的93~96%及保证这一数值不低于90%。综上，对在用安全阀而言，升压实跳法的应用具有直观、结果精准及可检测回座压力等优点，但同时也具有升压成本高、检测耗时长、多次起跳会损伤密封面及频繁升降压会损伤设备等缺点。因此，在实际检测中，应严控升压实跳的操作次数。

2.4隔断装置

本文研制的弹簧式安全阀在线校验隔断装置主要由安全阀隔断球阀、连接校验接口三通、引压管件和阀门等部件组成。隔断球阀（容器在用情况下，隔断阀门应处于全开铅封状态）安装在安全阀与容器之间，隔断球阀与安全阀之间设置变径三通短节，在短节变径接口上连接引压管件，并将引压接口（日常情况下该接口用丝堵密封）设置在全阀校验人员站在地面上就可方便操作的位置。安全阀校验时关闭安全阀前段隔断阀门，打开引压接口处丝堵及引压管路上的阀门，待安全阀与隔断阀门之间短节处的介质放空后，在引压接口处接通注氮装置进行校验。此隔断装置设计简化了安全阀校验操作程序，不再需要校验前后的弹簧式安全阀拆卸与重装，仅用梯子辅助即可完成隔断阀门的开关操作。此隔断装置设计还降低了人身安全风险，校验人员无需高空作业，在地面就能完成安全阀的操作，可以有效降低安全阀与被保护装置连接密封损伤或密封性能下降的风险。隔断装置采用高等级球阀作为安全阀和承压设备，在整个线检测过程中对安全阀与被保护装置连接密封处没有任何操作，只需拆装校验加压用仪表接口。

结语

安全阀是否合格是对相关化工产业能否安全生产的重要性指标，所以定期对安全阀进行校验尤为重要。安全阀在线检测技术是一种区别于传统的离线校验方法的优良有效的技术，是在离线校验方法基础上的补充和延伸。本文主要针对组成安全阀在线检验系统的三大组成部分进行分析，对于安全阀在线检测系统中的软件功能有如下说明：第一、通过建立相关的技术文档，在检测过程中可同时对多台安全阀实行监管。第二、通过程序控制的作用，可在整个检测过程中对各类不同数据、各部位的实时数据，如密封性能测试、整定压力测试等的数据进行及时地读取、收集和处理。第三、能根据各项数据以及相关规定的参数之间进行对比和分析，最终对整个检测结果得出更为确切的评判。第四、在最终检测结束后，将自动为检测机关提供符合要求的整体报告和结果。

参考文献

[1]李治涛，黄丽，胡艳忠.安全阀在线检测技术的应用[J].中国锅炉压力容器安全，2003，19（6）：27-28．

[2]宋华兵.安全阀性能仿真与在线检测方法研究[D].广州：华南理工大学，2003．