2．2 彈簧式安全閥在線測(cè)量整定的技術(shù)依據(jù)
根據(jù)對(duì)彈簧式安全閥開啟動(dòng)作特性的分析[2]，可以得出：在外加力FW的作用下，一個(gè)安全閥從關(guān)閉到開啟，再由開啟到關(guān)閉的全過程中，外附加力FW的變化規(guī)律統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的作用力之和正好為彈簧預(yù)緊力FT時(shí)，閥門微啟，增大了介質(zhì)作用面積Ｓ，使得用來克服彈簧預(yù)緊力FT的系統(tǒng)介質(zhì)的作用力急劇增大，其結(jié)果在瞬間減小了外附加力FW。從而出現(xiàn)第一個(gè)特征拐點(diǎn)Ａ。當(dāng)外附加力FW逐漸減小而達(dá)到關(guān)閉點(diǎn)時(shí)，由于介質(zhì)作用面積忽然減小，為保持力的平衡關(guān)系，此時(shí)，外附加力會(huì)出現(xiàn)瞬間回升現(xiàn)象，即第二個(gè)特征拐點(diǎn)Ｂ。上述兩個(gè)特征拐點(diǎn)Ａ和Ｂ是在線條件下檢測(cè)彈簧式安全閥開啟壓力、回座壓力的技術(shù)依據(jù)。
圖2（ｂ）為冷態(tài)環(huán)境時(shí)的測(cè)試過程曲線，當(dāng)安全閥未開啟之前，外附加力FW克服閥瓣靜態(tài)剛性力，當(dāng)達(dá)到開啟點(diǎn)以后，外附加力改為克服彈簧的彈性力，兩者隨時(shí)間變化的斜率不同，從而出現(xiàn)第一個(gè)特征拐點(diǎn)C，同樣情況，在安全閥回座時(shí)也會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)特征拐點(diǎn)D。這兩個(gè)特征拐點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)安全閥的開啟和回座動(dòng)作位置點(diǎn)，這是作為冷態(tài)條件下測(cè)試彈簧式安全閥開啟、回座壓力的技術(shù)依據(jù)。
從以上分析可以看出，彈簧式安全閥在線測(cè)試技術(shù)的關(guān)鍵在于如何正確迅速地找到對(duì)應(yīng)其開啟動(dòng)作的特征點(diǎn)。
2.3柔性閥瓣的彈簧式安全閥的在線整定技術(shù)分析與探討
①人為因素影響對(duì)測(cè)量整定值的影響
目前，寶二發(fā)電公司現(xiàn)場(chǎng)采用的Crosby公司生產(chǎn)的便攜式液壓壓力整定裝置（HSPD），該測(cè)量裝置均須由操作者人工判別安全閥起跳的特征點(diǎn)和活塞的瞬時(shí)壓力值，通過手工計(jì)算出最終結(jié)果，整個(gè)測(cè)量過程均需多人密切協(xié)作參與，故測(cè)量結(jié)果的一致性受人為因素影響很大，測(cè)量精度難以確保。此類產(chǎn)品僅適用于自己廠家生產(chǎn)的安全閥，對(duì)國(guó)產(chǎn)和其他廠家安全閥就顯得無能為力。九十年代起，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)部分仿制型，在技術(shù)上并無太大突破，仍然存在測(cè)量一致性差、測(cè)量精度低的缺點(diǎn)。
NSH系列安全閥在線定壓儀系由北京邦備機(jī)電技術(shù)有限公司及北京勞動(dòng)安全技術(shù)裝備中心研制開發(fā)的新型便攜式儀器，其基本工作原理等同于英國(guó)FURMANITE的TREVITEST安全閥檢測(cè)系統(tǒng)和Crosby公司的便攜式液壓壓力整定裝置（HSPD），但在設(shè)計(jì)和工藝上有重大突破。NSH系列安全閥在線校驗(yàn)儀可在機(jī)組停運(yùn)或運(yùn)行的情況下，僅需2-5秒開啟時(shí)間即可完成對(duì)安全閥進(jìn)行在線性能檢測(cè)和工作參數(shù)檢測(cè)，也可對(duì)經(jīng)檢測(cè)不合格的安全閥進(jìn)行在線整定，可以測(cè)量和記錄安全閥的開啟壓力和安全閥所在位置系統(tǒng)介質(zhì)壓力等參數(shù)。
② 柔性閥瓣的密封面積S對(duì)整定值的影響
“柔性閥瓣”結(jié)構(gòu)是在閥瓣的密封面背側(cè)加工有一道環(huán)形的凹槽，使密封面具有一定的彈性，將系統(tǒng)壓力導(dǎo)入閥瓣密封面背側(cè)的環(huán)形凹槽，并作用在與閥瓣密封面相對(duì)的環(huán)形斜面上。隨著運(yùn)行壓力的升高，閥瓣密封面被系統(tǒng)的壓力向下推壓產(chǎn)生微小變形并與噴嘴密封面緊密結(jié)合，隨著壓力的增加，閥瓣密封面會(huì)由其外徑對(duì)應(yīng)的面積向其內(nèi)徑對(duì)應(yīng)的面積變化，從而使閥門預(yù)泄點(diǎn)推遲。
因此，引起柔性閥瓣的彈簧式安全閥的密封面積S的變化的因素主要有以下兩個(gè)方面。
其一，隨著具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥的解體研磨檢修，使得閥瓣的密封面積S逐漸增大，系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)壓力PX對(duì)閥瓣所產(chǎn)生的作用力Fx逐漸增大，勢(shì)必造成柔性閥瓣的彈簧式安全閥的開啟壓力P的測(cè)量結(jié)果偏小。所以，如長(zhǎng)期不加以修正，可能引起安全門的拒動(dòng)。
其二，由于柔性閥瓣結(jié)構(gòu)使得密封面具有一定的彈性，隨著系統(tǒng)介質(zhì)的壓力和溫度的升高，閥瓣密封面一方面在系統(tǒng)介質(zhì)所產(chǎn)生的向下推壓力的作用下發(fā)生微小變形，另一方面閥瓣的密封面隨其溫度的升高發(fā)生膨脹變形，其結(jié)果是引起柔性閥瓣的密封面積S發(fā)生變化。
在大多數(shù)安全閥在線整定裝置的設(shè)計(jì)中，安全閥的密封面積S被視為定值，
安全閥的密封面積計(jì)算的一個(gè)近似公式，它是綜合考慮了各種因素而提出的，它與理論計(jì)算和實(shí)際整定過程中的安全閥的密封面積均存在有一定的差距。

經(jīng)過計(jì)算分析可以得出，如果僅不考慮系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的工作壓力PX變化對(duì)柔芯閥瓣的密封面積S的影響的條件下。具有柔芯閥瓣的彈簧式安全閥開啟壓力在線測(cè)量的相對(duì)誤差值已大于2％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了安全閥整定的起座壓力允許范圍為整定壓力值的1%的規(guī)定[3]。
由此可見，在彈簧式安全閥在線測(cè)量整定過程中，系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的工作壓力PX對(duì)柔性閥瓣的密封面積S的影響還是相當(dāng)嚴(yán)重的，如不加以考慮，就勢(shì)必造成安全閥的拒動(dòng)或誤動(dòng)，嚴(yán)重威脅著設(shè)備的安全。
因此，對(duì)于具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥在線整定的關(guān)鍵是準(zhǔn)確確定安全閥的密封面積。
對(duì)于彈簧式安全閥來講，彈簧的壓縮(放松)與壓力的理論關(guān)系是一個(gè)重要的參數(shù)。它是安全閥廠家必須提供的。它表示彈簧正向或反向旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母一周，其安全閥起跳壓力值升高或降低ΔΡ，此值為理論標(biāo)準(zhǔn)值，但必須注意不同的安全閥此值是不同的。利用安全閥的該重要參數(shù)即可計(jì)算出安全閥的密封面積和當(dāng)前安全閥的起跳壓力。計(jì)算的具體過程為：在系統(tǒng)介質(zhì)的工作壓力PX的情況下，使用安全閥在線整定裝置，安全閥起跳動(dòng)作時(shí)加在閥桿上的外附加力為FW1；在保持系統(tǒng)介質(zhì)壓力PX穩(wěn)定的條件下，調(diào)節(jié)安全閥調(diào)整螺母一周后，此時(shí)安全閥起跳時(shí)加在閥桿上的外附加力為FW2，安全閥的起跳壓力變化為ΔΡ（視其為矢量，即增加為+，減小為－）。

此方法必須保持在系統(tǒng)介質(zhì)壓力穩(wěn)定的前提下進(jìn)行，它避免了大量的實(shí)際測(cè)量和計(jì)算工作，實(shí)現(xiàn)了安全閥的密封面積未知的情況下對(duì)起跳動(dòng)作壓力的在線測(cè)量。需要指出的是，此方法計(jì)算得到的面積S已不是完全意義上的安全閥的密封面積，它是整合了整個(gè)測(cè)試過程中的所有影響密封面積的因素后得出的數(shù)值，所以，由此得到的安全閥的開啟動(dòng)作壓力更接近于實(shí)際動(dòng)作值。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)試，采用此方法得到的安全閥的開啟動(dòng)作壓力較常規(guī)方法要準(zhǔn)確的多，與實(shí)際開啟動(dòng)作壓力的誤差在1％以內(nèi)，符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

3 結(jié)束語

⑴對(duì)于彈簧式安全閥在線測(cè)量整定技術(shù)的關(guān)鍵在于如何正確迅速地找到對(duì)應(yīng)開啟動(dòng)作的特征點(diǎn)。采用NSH系列安全閥在線定壓儀是解決測(cè)量結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性,免受人為因素影響的有效措施。
⑵根據(jù)對(duì)具有柔性閥瓣的彈簧式安全閥起跳過程的研究分析可以看出，確定柔性閥瓣的彈簧式安全閥開啟瞬間閥瓣的密封面積S是確保安全門開啟動(dòng)作準(zhǔn)確的關(guān)鍵。
⑶在保持系統(tǒng)介質(zhì)壓力PX穩(wěn)定的前提下，根據(jù)彈簧的特性參數(shù)可實(shí)現(xiàn)在密封面積S未知的情況下，對(duì)彈簧式安全閥的起跳動(dòng)作壓力的在線測(cè)試。它整合了整個(gè)在線測(cè)試過程中的所有影響密封面積S的因素，所以，由此得到的安全閥的開啟動(dòng)作壓力更接近于實(shí)際動(dòng)作值。