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安全閥試驗(yàn)規(guī)定及其試驗(yàn)裝置的分析與研究

文檔作者：龐秀偉周?chē)?guó)棟文檔來(lái)源：哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門(mén)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月08日
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© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
文章編號(hào): 100225855 (2009) 0220014203
作者簡(jiǎn)介:龐秀偉(1978 - ) ,男,黑龍江哈爾濱人,工程師,從事閥門(mén)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究工作。
安全閥試驗(yàn)規(guī)定及其試驗(yàn)裝置的分析與研究
龐秀偉,周?chē)?guó)棟
(哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門(mén)有限公司,黑龍江哈爾濱150046)
　　摘要　通過(guò)研究ASM E、ISO 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全閥動(dòng)作性能試驗(yàn)和排量試驗(yàn)的內(nèi)容和方法,闡
述了建立安全閥試驗(yàn)臺(tái)基本的相匹配參數(shù)和必要性。
　　關(guān)鍵詞　安全閥;試驗(yàn);試驗(yàn)臺(tái);裝置
　　中圖分類(lèi)號(hào): TH134　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
Safety va lve test and safety va lve testing bed
PANG X iu2w e i, ZHOU Guo2dong
(HE Ha rbin Pow e r Plant V alve Company L im ited, Ha rbin 150046, China)
Abstract:N ecessity of es tablishm ent of a test rig for safe ty valve of test spec if ications and m e thods for
safe ty valve p erform ance and discharge has been described in a rticle through the s tudy of in ternational
standa rds such as ASM E, ISO and others.
Key words:Safe ty valve; test; safe ty valve tes ting bed; devices
1　概述
近年來(lái),隨著超臨界和超超臨界壓力鍋爐以及
核電機(jī)組的快速發(fā)展,對(duì)安全閥的整定壓力、啟閉壓
差和密封性等關(guān)鍵性能的要求越來(lái)越嚴(yán)格,尤其是
安全閥排放系數(shù)的測(cè)試成為研發(fā)產(chǎn)品新結(jié)構(gòu)的瓶
頸。因此,安全閥試驗(yàn)的研究及建立符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
的安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)則成了目前的比較突出問(wèn)題。
在建立試驗(yàn)臺(tái)的問(wèn)題上,國(guó)內(nèi)基本上有兩種設(shè)
想,一種是可以建立一個(gè)模擬試驗(yàn)臺(tái),另一種則是認(rèn)
為安全閥試驗(yàn)臺(tái)的建立必須滿足“在運(yùn)行工況下對(duì)
安全閥進(jìn)行動(dòng)作特性和排量試驗(yàn)”。如果按照第二
種設(shè)想,對(duì)于高溫高壓及超超臨界安全閥的試驗(yàn),至
少要建立一個(gè)滿足超高壓參數(shù)的鍋爐機(jī)組,這對(duì)于
一個(gè)安全閥制造廠家來(lái)說(shuō)勢(shì)必花費(fèi)巨大的投資,實(shí)
際上幾乎是不可能達(dá)到的。經(jīng)分析研究和實(shí)踐證
明,建立一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又能滿足試驗(yàn)要求的試驗(yàn)臺(tái),應(yīng)
從標(biāo)準(zhǔn)的研究開(kāi)始,只有充分理解了標(biāo)準(zhǔn)的意識(shí)和
要求,才能建立一個(gè)達(dá)到和符合標(biāo)準(zhǔn)的熱態(tài)蒸汽試
驗(yàn)臺(tái)。
2　試驗(yàn)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
211　動(dòng)作特性試驗(yàn)
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安全閥在出廠前應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作性能試
驗(yàn),其試驗(yàn)內(nèi)容包括啟跳壓力、回座壓力、行程、密封
性以及動(dòng)作特性的重復(fù)性能。
(1)啟跳壓力　不得超出閥門(mén)銘牌上標(biāo)記的整
定壓力的5%。
(2)回座壓力(啟閉壓差) 　為整定壓力的4%
～7%,最大不超過(guò)10%。
(3)行程　不得低于圖紙規(guī)定的額定數(shù)值。
(4)密封性　當(dāng)整定壓力大于013MPa時(shí),閥門(mén)
在整定壓力的90%時(shí)必須保證其密封性,DL /T 959
- 2005中規(guī)定“對(duì)安全閥試驗(yàn)的目的在于證實(shí)每臺(tái)
閥門(mén)是否可調(diào)整到適合其指定的運(yùn)行條件,且能在
規(guī)定的壓力溫度下,不發(fā)生任何形式的泄漏”。
(5)動(dòng)作特性的重復(fù)性　對(duì)于鍋爐本體,當(dāng)整
定壓力在2107 < PS ≤710MPa 時(shí), 極限偏差為±
0107。當(dāng)整定壓力在2107MPa < PS 時(shí),極限偏差為
±1%的整定壓力。
212　排放量認(rèn)證
— 14 — 　　　　　　　　　　　　　　　　閥　　　門(mén)　　　　　　　　　　　　　　2009年第2期
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ISO和ASME以及目前的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定安全
閥排放量的認(rèn)證需要進(jìn)行試驗(yàn),規(guī)定排放量試驗(yàn)要
對(duì)同一品種取3種規(guī)格(9臺(tái)閥門(mén)) ,在3個(gè)不同的
壓力下各做3次試驗(yàn)。排量系數(shù)Kd 的測(cè)量值取9
次試驗(yàn)的平均值,當(dāng)任何一次試驗(yàn)的Kd 大于或小于
平均值Kd 的5%時(shí),試驗(yàn)必須重新進(jìn)行。再按Kd =
實(shí)測(cè)流量
理論流量
進(jìn)行計(jì)算同一品種閥門(mén)的流量系數(shù)后,乘
以019作為此種形式閥門(mén)的排放系數(shù)。
213　試驗(yàn)介質(zhì)
根據(jù)ASME Code Sec1ⅠPG67～73對(duì)排放量認(rèn)
證的要求,“閥門(mén)制造廠對(duì)其所制造的任何安全閥
或安全泄放閥打上本規(guī)范認(rèn)證標(biāo)志之前,應(yīng)按本節(jié)
的規(guī)定對(duì)排放量進(jìn)行認(rèn)證”。并且規(guī)定“排放量認(rèn)
證試驗(yàn)應(yīng)采用干飽和蒸汽、空氣或氣體來(lái)進(jìn)行,當(dāng)采
用干飽和蒸汽試驗(yàn)時(shí), 最小蒸汽干度用限制在
98% ,最大過(guò)熱度為20u (11℃) ,在此范圍內(nèi)可將
其修正到干飽和蒸汽狀態(tài)”。而ASME Code Sec1Ⅷ
UG - 131中又規(guī)定了“用于蒸汽的泄壓閥可按上述
方法測(cè)得,但每一系列的閥中至少有一個(gè)閥用蒸汽
來(lái)做試驗(yàn),以證明蒸汽排量及性能”。
ISO 4126 - 1981規(guī)定,動(dòng)作特性試驗(yàn)對(duì)蒸汽用
途的安全閥用蒸汽進(jìn)行試驗(yàn),排量試驗(yàn)“在以蒸汽
為試驗(yàn)介質(zhì)并確認(rèn)其動(dòng)作特性符合要求后,允許用
蒸汽、空氣或其它氣體為介質(zhì)進(jìn)行排量試驗(yàn)”。
我國(guó)JB /T 9624 - 1999和DL /T 959 - 2005 等
標(biāo)準(zhǔn)等效引用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO的有關(guān)規(guī)定,允許用
空氣或其他已知特性的氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)。
214　試驗(yàn)壓力
ASME規(guī)定排汽能力應(yīng)由蒸汽的冷凝或用標(biāo)定
的流量計(jì)來(lái)測(cè)量,超出制造廠試驗(yàn)設(shè)備能力范圍以
外的閥門(mén)“只要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,其
啟跳、回座壓差和密封性”可以用空氣在車(chē)間做試
驗(yàn)。ASME Code Sec1ⅠPG - 731416規(guī)定:“當(dāng)條件
許可時(shí),試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)鍋筒應(yīng)具有足夠大的尺寸
和容量,以保證所測(cè)得的壓力與標(biāo)志鋼印上的整定
壓力的偏差在其PG - 72中規(guī)定的范圍內(nèi)”。
ASME Code Sec1ⅠPG - 691114和ASME Code
Sec1Ⅷ UG - 131規(guī)定了具體的試驗(yàn)壓力“排放量認(rèn)
證試驗(yàn)時(shí)的壓力不得比整定壓力大3%或2p si
(15kPa) ,取兩者中的較大值。應(yīng)將安全閥或安全
泄放閥的回座壓差調(diào)整到不大于整定壓力的4%。
??”。在PG - 691213條規(guī)定“??某一尺寸的每
個(gè)閥門(mén)應(yīng)在該閥門(mén)使用壓力范圍內(nèi)的不同壓力下進(jìn)
行整定,或者在試驗(yàn)場(chǎng)所的試驗(yàn)設(shè)備所能提供的壓
力范圍內(nèi)的不同壓力下進(jìn)行”。
ASME Code Sec1Ⅻ C4篇,附件中規(guī)定“有些安
全閥的結(jié)構(gòu)允許在鍋爐以較低壓力運(yùn)行時(shí)進(jìn)行開(kāi)啟
壓力校驗(yàn),將安全閥裝上制造廠提供的液力輔助提
升器(此器件可確保整定壓力的上下偏差符合其PG
- 7212的要求)后進(jìn)行校驗(yàn), ??”。但該方法不能
確定安全閥的回座壓力。
ISO 4126規(guī)定排量試驗(yàn)的“試驗(yàn)壓力應(yīng)以閥門(mén)
的實(shí)際工作壓力,或由試驗(yàn)設(shè)備能力來(lái)決定,試驗(yàn)還
可以利用排量系數(shù)隨進(jìn)口壓力變化的關(guān)系來(lái)確定排
量系數(shù)。
3　安全閥試驗(yàn)臺(tái)
經(jīng)過(guò)對(duì)上面所介紹的安全閥試驗(yàn)項(xiàng)目以及規(guī)定
的研究分析,雖然ISO和ASME 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定在某些
方面有一些不同,但根據(jù)安全閥試驗(yàn)所需的基本要
求,考慮到我國(guó)的具體國(guó)情以及國(guó)內(nèi)安全閥的使用
廠家,應(yīng)以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASME為基礎(chǔ),建立以以下參數(shù)
為基準(zhǔn)的試驗(yàn)臺(tái),來(lái)滿足國(guó)內(nèi)安全閥試驗(yàn)與研究的
需要。
311　適應(yīng)不同要求的試驗(yàn)臺(tái)
為滿足上述規(guī)定,至少建立以下幾個(gè)適應(yīng)不同
要求的試驗(yàn)臺(tái)。
(1)建立一個(gè)具有能滿足安全閥實(shí)際設(shè)計(jì)壓力
的高參數(shù)、蓄壓容器在2～5m3 的小容量的蒸汽試
驗(yàn)臺(tái)。進(jìn)行安全閥的動(dòng)作性能試驗(yàn)。
(2)由于鍋爐的蒸發(fā)量與蓄壓容器的容量無(wú)直
接關(guān)系,在做排量試驗(yàn)時(shí),需要一個(gè)10～40m3 的蓄
壓容器進(jìn)行排量試驗(yàn)。
(3)為了降低試驗(yàn)費(fèi)用,在標(biāo)準(zhǔn)允許的情況下,
建立一個(gè)冷態(tài)空氣試驗(yàn)臺(tái),蓄壓罐的容積視安全閥
的規(guī)格以及在整定壓力下kg/ s和排放時(shí)間而定。
312　試驗(yàn)用介質(zhì)
對(duì)于鍋爐安全閥,要用干飽和蒸汽進(jìn)行動(dòng)作性
能試驗(yàn)的試驗(yàn),排汽能力(排放系數(shù))的試驗(yàn)可用干
飽和蒸汽,也可用空氣或其他氣體進(jìn)行試驗(yàn)。而制
造廠的出廠檢驗(yàn)也可用蒸汽試驗(yàn),也可用空氣進(jìn)行。
其檢查項(xiàng)目為啟跳壓力、回座壓力、行程、密封性以
及動(dòng)作特性的重復(fù)性能。
313　試驗(yàn)用壓力
(1)動(dòng)作性能試驗(yàn)
在試驗(yàn)設(shè)備允許的條件下,可按閥門(mén)的實(shí)際工
2009年第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　閥　　　門(mén)　　　　　　　　　　　　　　　　　—　1　5 　—　　　　
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作壓力進(jìn)行整定,一般其設(shè)計(jì)壓力P = 18MPa,也可
以在較低的壓力(一般為實(shí)際整定壓力的39% ～
70% ) ,對(duì)于亞臨界以上的參數(shù)鍋爐的動(dòng)作性能試
驗(yàn),可借助液壓或啟動(dòng)輔助裝置進(jìn)行整定,但采用這
種方法進(jìn)行的試驗(yàn)不會(huì)得到回座壓力,那么要想得
到真正的啟閉壓差,只能在有足夠容量的試驗(yàn)臺(tái)上
進(jìn)行。
(2)排量試驗(yàn)
對(duì)于安全閥的排量試驗(yàn), ASME Code Sec1 Ⅷ
UG - 131規(guī)定了具體的試驗(yàn)壓力“排放量認(rèn)證試驗(yàn)
時(shí)的壓力不得比整定壓力大3%或2p si (15kPa) ,取
兩者中的較大值。應(yīng)將安全閥或安全泄放閥的回座
壓差調(diào)整到不大于整定壓力的4% ??”。但有些
資料介紹,美國(guó)經(jīng)ASME批準(zhǔn)的蒸汽流量實(shí)驗(yàn)室的
最大能力范圍為800p sia (516MPa)試驗(yàn)壓力。實(shí)際
應(yīng)用的試驗(yàn)壓力全部在700p sia ( 419MPa) 壓力以
下,大多數(shù)在較低壓力100p sia ( 017MPa)下測(cè)量流
量。由此,排量試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)壓力的設(shè)計(jì)壓力為
215MPa較為合適。
(3)建立試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)注意的問(wèn)題
由于各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的要求不同,如ASME
規(guī)定的排量試驗(yàn)“應(yīng)使用干飽和蒸汽”, ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)
定排量試驗(yàn)除用蒸汽以外,還可以用空氣或其他氣
體,ASME Code Sec. Ⅷ UG - 131 ( b) ( 1)也規(guī)定了
“可壓縮流體泄壓閥排量的認(rèn)證,應(yīng)采用干飽和蒸
汽、空氣或氣體進(jìn)行”。日本J IS B8210標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定同
ISO一樣,允許用蒸汽和空氣進(jìn)行。由此可見(jiàn),建立
一個(gè)什么樣的試驗(yàn)臺(tái),應(yīng)用的試驗(yàn)介質(zhì)必須嚴(yán)格執(zhí)
行一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。根據(jù)多年在建立流阻試驗(yàn)臺(tái)和安
全閥熱態(tài)性能試驗(yàn)臺(tái)的過(guò)程中得到的經(jīng)驗(yàn)證明,當(dāng)
用空氣作為介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),應(yīng)注意其換算方法。
在數(shù)據(jù)整理的過(guò)程中,通過(guò)對(duì)用空氣和蒸汽所進(jìn)行
的安全閥排放量系數(shù)的測(cè)試與計(jì)算結(jié)果,得到其測(cè)
試數(shù)據(jù)是很相近的。雖然利用尖銳孔板作為節(jié)流元
件時(shí),蒸汽的排放量系數(shù)較為空氣的排放量系數(shù)略
小,但其誤差不超過(guò)5%。由于安全閥排放部位的結(jié)
構(gòu)是介于噴嘴與孔板之間的節(jié)流件形式,因此,用空
氣作為介質(zhì)測(cè)試安全閥的排放量系數(shù)是完全可行的。
國(guó)外對(duì)安全閥的排放能力與試驗(yàn)壓力的關(guān)系進(jìn)
行過(guò)研究,其結(jié)論是排放能力與試驗(yàn)壓力偏差不大。
在低于實(shí)際工作壓力的壓力下試驗(yàn)時(shí),由于計(jì)算排
放能力是應(yīng)用等熵流量公式,為了方便將介質(zhì)的絕
熱指數(shù)K簡(jiǎn)化為常數(shù),因而會(huì)產(chǎn)生一些偏差。對(duì)于
這個(gè)偏差, ASME 對(duì)當(dāng)壓力在1 500 ～ 3 200p sia
(1015～2215MPa)之間用過(guò)熱蒸汽修正系數(shù)給予了
修整。同時(shí),ASME明確規(guī)定了“應(yīng)將進(jìn)行試驗(yàn)的9
個(gè)閥門(mén)的系數(shù)KD 的平均值乘以019作為此種形式
閥門(mén)的排放系數(shù)”。這就大大彌補(bǔ)了在試驗(yàn)過(guò)程中
的偏差。
4　結(jié)語(yǔ)
安全閥試驗(yàn)的開(kāi)展和安全閥試驗(yàn)臺(tái)的建立,是
提升我國(guó)安全閥產(chǎn)品質(zhì)量,強(qiáng)化安全閥在生產(chǎn)、使用
及科研中試驗(yàn)與研究不可缺少的重要環(huán)節(jié)和措施。
在目前國(guó)內(nèi)缺少規(guī)范性試驗(yàn)臺(tái)的情況下,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)
安全閥機(jī)理的研究,完善對(duì)安全閥模擬試驗(yàn)方法的
研究,對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有一個(gè)全面的、正確的理解和認(rèn)
識(shí),使安全閥的測(cè)試過(guò)程合理而簡(jiǎn)單,我國(guó)的安全閥
就會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
〔1〕　DL /T 959 - 2005,電站鍋爐安全閥應(yīng)用導(dǎo)則〔S〕.
〔2〕　ASME Code Sec. Ⅰ ( 2004 版) PG67 ～73, 安全閥和泄壓閥
〔S〕.
〔3〕　ASME Code Sec. Ⅻ C4篇,附件〔S〕.
〔4〕　ISO 4126 - 1981,安全閥一般要求〔S〕.
〔5〕　JB /T 9624 - 1999,電站安全閥技術(shù)條件〔S〕.
〔6〕　ASME Code Sec. Ⅷ UG - 131,壓力容器〔S〕.
(收稿日期: 2008112123)
書(shū)訊
《閥門(mén)產(chǎn)品樣本(第三版) 》———本書(shū)由機(jī)械工業(yè)出版社2006年8月出版發(fā)行,合肥通用機(jī)械研究院與
全國(guó)閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主編。本書(shū)匯集了我國(guó)閥門(mén)行業(yè)主要生產(chǎn)廠家的有代表性的產(chǎn)品,共計(jì)2000多
個(gè)型號(hào)、近4萬(wàn)個(gè)規(guī)格。包括各類(lèi)閥門(mén)的外觀圖、結(jié)構(gòu)圖、主要性能參數(shù)、主要外形和結(jié)構(gòu)尺寸、重量及主要
零件材料,以及生產(chǎn)廠家等,為工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)、銷(xiāo)售人員及閥門(mén)用戶正確、合理、經(jīng)濟(jì)地選擇閥門(mén)提供參考資
料。書(shū)號(hào)ISBN 7 - 111 - 18960 - 4,定價(jià)290100元/ (上、下冊(cè)) 。
每?jī)?cè)加收書(shū)價(jià)10%的郵寄包裝費(fèi),需要者,請(qǐng)與沈陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)開(kāi)發(fā)大路15號(hào)沈陽(yáng)閥門(mén)研究所科
技開(kāi)發(fā)信息中心的尹玉杰聯(lián)系, 郵編: 110142, 電話: 024 - 25653780。

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