CN101403657A - 超高压安全阀的校验装置和校验方法 - Google Patents

Abstract

超高压安全阀的校验装置及其校验方法，该装置是利用U型螺栓将超高压安全阀固定在工作平台上，超高压安全阀的出口法兰朝上；由超高压法兰连接好超高压管与超高压安全阀；气源是由气瓶经压缩机和超高压泵二次压缩后充装在蓄能器中；从超高压安全阀出口法兰向阀腔内注入纯净水，装好视频监视设备，调节其位置；用安全防护墙将操作区与校验设备区分开，就绪后操作控制台上的升压阀按整定压力百分比和密封试验压力分段式升压保压，以出口气泡的泄漏率评价安全阀的开启压力和密封性能。此超高压安全阀校验装置结构简单、经济实用，校验方法可操作性强、校验灵敏可靠，解决了我国现阶段超高压安全阀检验的实际难题。

Description

超高压安全阀的校验装置和校验方法

技术领域

本发明涉及超高压安全阀的校验装置和校验方法，具体地说是涉及整定压力范围在100MPa～350MPa，安全阀进口直径在10～100mm，介质为空气、水蒸汽、水和其它化学物质的压力容器、压力管道和机械设备上的弹簧直接载荷式超高压安全阀的校验装置及其校验方法。

背景技术

近年来随着国民经济的快速发展，对石油、化工原料的需求量大幅度增加，石油化工产业得到迅猛发展，生产装置规模越来越大，加工深度不断加深。石油化工产业在国民经济中发挥着重要的作用，是我国经济发展的重要支柱行业之一。安全阀，是一种自动阀门，不借助任何外力而利用介质本身的力来排出一额定数量的流体，以防止压力超过额定的安全值。当压力恢复正常后，阀门再行关闭并阻止介质继续流出。安全阀，作为特种设备的安全附件，是确保石化企业压力容器和压力管道安全，防止重大事故的最后手段。石油化工装置安全阀通常运行在高温、高压设备上，介质多为有毒、有害、易燃、易爆物质，在操作压力、温度、介质洁净度以及环境介质腐蚀等物理、化学因素作用下，安全阀性能特别是整定压力和密封性能会发生改变，将导致安全阀不能按规定压力开启或回座，造成生产安全隐患和污染环境。

安全阀按其公称压力高低分为低压、中压、高压和超高压四类，当压力大于100MPa时称为超高压。目前，国内有多家大型石化企业已使用超高压安全阀，如扬子石化-巴斯夫、中南海壳牌、茂名石化、齐鲁石化、北京燕山石化、大庆石化等，全部为国外进口。根据TSG ZF001-2006《安全阀安全技术监察规程》B6.3.1条的规定“安全阀定期校验，一般每年至少一次”，现行安全阀校验标准GB/T 12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》第1条规定“本标准适用于整定压力为0.1MPa～42MPa，流道直径大于或等于8mm的蒸汽锅炉、压力容器和管道用安全阀”，对超高压安全阀至今没有校验方法。如何保障使用安全和检验过程安全，是各管理机构、检验机构和使用单位所共同关心的问题，校验装置和校验方法的研究意义重大。

安全阀的定期校验包括内容为整定压力和密封压力试验。安全阀整定压力是指安全阀在运行条件下开始开启的预定压力，在该压力下，在规定的运行条件下由介质压力产生的使阀门开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡，通常也称为开启压力。密封压力是指进行密封试验时的进口静压力，在该压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。

现阶段，超高压安全阀校验装置没有国产化，国外装置存在结构复杂、价格昂贵、实用性不强等问题。国内各使用单位只有多购买国外超高压备用安全阀，停车检修前到国外检验后，待检修时换上使用。这样操作会出现四大问题：第一、成本高，需多购买备阀，而国外检验价格又非常昂贵；第二、安全阀装配精密，密封面要求高，长途运输，易造成安全阀性能变化，影响使用安全和正常生产；第三、送至国外检验周期长，紧急情况下无法满足生产需要；第四、很难保证每年至少检验一次。总之，超高压检验技术和国内无相关检验技术影响着企业的正常生产，存在较大的安全隐患，开展超高压安全阀检验装置及技术的研究十分必要。

针对我国石化企业超高压安全阀检验的需求，迫切解决企业安全使用问题，降低检验成本，超高压安全阀的校验装置和校验方法主要从以下几个方面考虑：

(1)超高压安全阀校验装置的结构和连接，核心是超高压安全阀的固定方法。

(2)超高压安全阀开启评价准则。

(3)校验过程安全防护措施。

对超高压安全阀校验装置和校验方法的基础性研究，将形成结构简单、经济实用的装置构成，解决校验技术难题，同时打破发达国家的超高压安全阀检验装置和方法的技术垄断，解决我国超高压安全阀的检验技术难题，提升我国在安全阀检验领域的技术水平，为安全阀的设计、制造、检验技术和检验设备的研发提供技术支持。

发明内容

1、发明目的

本发明目的是提供一种超高压安全阀校验装置和校验方法，该校验装置结构简单易操作，能保障超高压安全阀的安全运行，节约经济成本。

2、技术方案

超高压安全阀校验装置进行校验的原理如下：

将超高压安全阀1横卧于工作台上，出口法兰朝上，气源9是由气瓶10提供，经压缩机11和超高压泵12两次增压后储存在蓄能器13中，再由控制台14上的升压阀15和泄压阀16来控制整个检验系统的压力高低。在超高压安全阀1出口法兰的阀腔内注满纯净水6，分步骤升压保压后通过观察纯净水6中气泡泄露率，以此评价超高压安全阀1的整定压力和密封性能。安全防护措施上，建立安全防护墙8，超高压安全阀1出口法兰的上方放置视频监视设备7，检验操作人员在安全防护墙8外，通过视频监视设备7的观察屏来观察超高压安全阀出口气泡泄漏情况。

一种超高压安全阀的校验装置，其特征在于该装置包括超高压安全阀1、工作平台2、普通U型螺栓3、超高压管4、超高压法兰5、视频监视设备7、安全防护墙8、气源9、气瓶10、压缩机11、超高压泵12、蓄能器13、控制台14上的升压阀15和泄压阀16，其中超高压安全阀1横卧于工作平台2上，出口法兰朝上，用普通U型螺栓3将超高压安全阀1固定在工作平台2上，超高压法兰5与超高压安全阀1用螺栓连接，超高压管4的一端与超高压法兰5用螺纹连接，另一端穿过安全防护墙8与控制台14相连接，蓄能器13的一侧通过超高压管4与控制台14连接，另一侧通过超高压管4与超高压泵12相连接，压缩机11一侧通过超高压管4与气瓶10连接，另一侧通过超高压管4与超高压泵12相连接，气瓶10内装有检验用气源9，在超高压安全阀1出口法兰上方安装一视频监视设备7。

1)上述的超高压安全阀的校验装置，超高压法兰5与超高压安全阀1的进口法兰用螺栓连接，中间加超高压垫片，在连接处外部四周涂抹黄油，确保密封。

2)上述的超高压安全阀的校验装置，超高压管4与超高压法兰5、控制台14、蓄能器13、超高压泵12、压缩机11和气瓶10之间均用螺纹连接，并在连接处外部四周涂抹黄油，确保密封。

3)上述的超高压安全阀的校验装置，所述的视频监视设备7，安装在超高压安全阀1的出口法兰正上方，并以能清楚观察超高压安全阀1的阀腔为准，视频监视设备7的观察屏放置在控制台14的旁边，位置以方便观察为准。

4)上述的超高压安全阀的校验装置，校验用气源9由气瓶10提供，经压缩机11和超高压泵12二次压缩后储存于蓄能器13中，系统所需压力高低由控制台14上的升压阀15和泄压阀16来控制。

5)上述的超高压安全阀的校验装置，安全防护墙8是用钢筋混凝土制成，墙高2100mm，厚400mm。

一种用上述的校验装置进行超高压安全阀的校验方法，其方法步骤如下：

a、将待校验的超高压安全阀1的进出口在连接之前用清洗剂进行清洗、去污；

b、宏观检查超高压安全阀1，检查其零部件是否完好，有无裂纹、锈蚀和机械损伤；

c、从超高压安全阀1出口法兰向阀腔内注入纯净水6，静止5-8分钟后，排净阀腔内部的气泡；

d、通过安全防护墙8，制定完善的安全制度，将校验设备区域与人工操作区域隔离开，操作人员在安全防护墙8外操作，通过视频监视设备7的观察屏来观察；

e、由气瓶10提供的气源9经压缩机11一次压缩后，再由超高压泵12通过超高压管4向蓄能器13内二次加压充装气源9蓄压；

f、确认安全防护墙8内无人后，准备开始试验操作；

g、打开控制台14上的升压阀15，使蓄能器13的气源9通过超高压管4进入超高压安全阀1；

h、通过打开和关闭升压阀15对超高压安全阀1进行分段升压保压；

i、根据设定的超高压安全阀开启评价准则，通过视频监视设备7的观察屏观察气泡为连续出现，则关闭升压阀15停止升压，确定超高压安全阀1的开启压力；

j、以超高压安全阀1的整定压力的90％来进行密封性能试验，同样通过视频监视设备7的观察屏来观察气泡泄漏率，以此判断超高压安全阀1的密封性能；

k、校验完毕后，通过控制台4上的泄压阀16将超高压安全阀1的压力平稳卸压至零位后，拆卸连接超高压法兰5，排净超高压安全阀1阀腔内的纯净水6；

l、对校验好的超高压安全阀1挂合格牌、铅封、出具校验记录和校验报告。

上述步骤a中所述清洗试剂为丙酮。

上述步骤c中的静止5-8分钟，是为了排除超高压安全阀1阀腔内部气泡以免影响升压后气泡泄漏率。

上述步骤d中所述的安全制度，指建立操作规程、实施方案，穿戴好劳保用品，严禁烟火，试验现场禁止非工作人员进入，校验前需先用试露液检查密封点有无泄漏情况，升压操作缓慢平稳，有专人负责观察出口液面。

上述步骤e中所述的气源是指氮气，纯度为99.9％。

上述步骤h中所述的分段式升压保压，指的是当系统压力分别达到整定压力的30％、60％和90％，分别保压1分钟，再观察1-3分钟，若无气泡出现则继续升压。

上述步骤i中的开启评价准则，具体是指开启压力试验时要求升至整定压力的97％～99％时开始鼓泡，且迅速连续出现气泡，则符合整定压力要求。

上述步骤j中所述的密封性能试验是指重新升至超高压安全阀1整定压力的90％，保压3分钟，然后观察气泡数，观察时间1-3分钟，对于工艺介质为易燃易爆、有毒有害的超高压安全阀1，密封压力试验要求在规定的保压时间内无泄露；而对于工艺介质为蒸汽、氮气、空气等非易燃易爆、非有毒有害的超高压安全阀1，泄漏率≤80泡/分钟，则密封性能合格。

上述步骤1所述的对校验完毕的超高压安全阀1进出口都包裹严实，防止杂质的进入。

3、有益效果

此超高压安全阀校验装置结构简单、经济实用，校验方法可操作性强、校验灵敏可靠，解决了我国现阶段超高压安全阀检验的实际难题，保障设备的安全运行。

利用此校验装置和方法，对参数如表1的超高压安全阀进行了整定压力和密封性能试验。

表1超高压安全阀参数

经校验后的超高压安全阀，在设备上投用近一年，跟踪反馈信息显示能满足工作的需要，能保障超高压安全阀灵敏可靠运行，此校验装置和方法的研究，提出了更经济实用的装置，提高了精度，解决了超高压安全阀校验的难题。

附图说明

图1：超高压安全阀校验装置结构示意图。

附图标记：1-超高压安全阀、2-工作平台、3-U型螺栓、4-超高压管、5-超高压法兰、6-纯净水、7-视频监视设备、8-安全防护墙、9-气源、10-气瓶、11-压缩机、12-超高压泵、13-蓄能器、14-控制台、15-升压阀、16-泄压阀。

具体实施方式

实施例1，超高压安全阀的校验装置，其结构和连接如下：

超高压安全阀1横卧于工作平台2上，出口法兰朝上，用普通U型螺栓3将超高压安全阀1固定在工作平台2上，超高压法兰5与超高压安全阀1用螺栓连接，超高压管4的一端与超高压法兰5用螺纹连接，另一端穿过安全防护墙8与控制台14相连接，控制台14上装有升压阀15和泄压阀16，蓄能器13的一侧通过超高压管4与控制台14连接，另一侧通过超高压管4与超高压泵12相连接，检验用气源9由气瓶10提供，压缩机11一侧通过超高压管4与气瓶10连接，另一侧通过超高压管4与超高压泵12相连接，超高压管4与气瓶10、压缩机11、超高压泵12、蓄能器13和控制台14都是螺纹连接，在超高压安全阀1出口法兰正上方安装一视频监视设备7，视频监视装置7的观察屏放置在控制台14的旁边。

超高压安全阀的校验装置为：

1、将超高压安全阀1横卧于工作平台2上，出口法兰朝上，由普通U型螺栓3固定好超高压安全阀1，待校验的超高压安全阀1的进口法兰与超高压法兰5用螺栓连接，中间加超高压垫片，连接处外部四周涂抹黄油，确保密封，超高压安全阀1进口尺寸Φ24mm、整定压力160MPa、工作介质C₂H₄、工作压力110MPa、工作温度106℃，工作平台2材料为不锈钢304、长宽高为2000×850×850mm，U型螺栓3通径为200mm、M12、材料为不锈钢304，超高压法兰5材料为316SS、内外径Φ6.4mm和Φ165mm、厚度40mm，中间超高压垫片材料为316SS、内外径Φ1.6mm和Φ24mm，厚度5mm。

2、超高压管4与超高压法兰5用螺纹连接，并在连接处外部四周涂抹黄油，确保密封，超高压管4材质为316SS、内外径分别为Φ1.6mm和Φ6.4mm；

3、超高压安全阀1出口法兰上方安装一视频监视设备7，安装在超高压安全阀1的出口法兰正上方，调整视频监视设备7位置以能清楚观察超高压安全阀1的阀腔为准，视频监视设备7的观察屏放置在控制台14的旁边，高度为1.8m，便于控制时观察气泡，视频监视设备7型号为奥林巴斯IV8435；

4、校验用气源9为氮气，纯度为99.9％，由气瓶10提供，经压缩机11和超高压泵12二次压缩后储存于蓄能器13中，系统所需压力高低由控制台14的升压阀15控制，气源9为氮气，气瓶10型号为WMA219-40-15，压缩机11、超高压泵12、蓄能器13和控制台14包括升压阀15和泄压阀16均为德国UHDE公司单独设计制造，无具体型号，压缩机11为氮气压缩机，最高工作压力100MPa，压缩比1∶150，超高压泵12，气体最高工作压力360MPa，液体为540MPa，气体压缩比为1∶796，蓄能器13容积0.0053m³，设计压力540MPa，气体最高工作压力360MPa，液体为540MPa。

5、为保障安全，建立安全防护墙8，其材质是钢筋混凝土，墙高2100mm，厚400mm。

实施例2，利用以上超高压安全阀的校验装置进行超高压安全阀的校验方法，其方法步骤如下：

1、将待校验的超高压安全阀1的进出口在连接之前用丙酮进行清洗、去污；

2、宏观检查超高压安全阀1，各零部件需完好，不得有裂纹、内腔锈蚀和机械损伤；

3、从超高压安全阀1出口法兰向阀腔内注入纯净水6，静止5-8分钟后，排净阀腔内部的气泡；

4、建好安全防护墙8，将校验设备区域与人工操作区域隔离开，操作人员在安全防护墙8外操作，通过视频监视设备7的观察屏来观察；

5、用气瓶10提供的气源9为氮气，氮气瓶10的压力为100MPa，经压缩机11一次压缩至100MPa后，再由超高压泵12通过超高压管4向蓄能器13内二次加压充装气源9蓄压，蓄压压力达到240MPa；

6、确认安全防护墙8内无人后，开始通过超高压控制台12的阀门开始开启压力和密封性能试验操作；

7、打开控制台14上的升压阀15，使蓄能器13的气源9通过超高压管4进入超高压安全阀1；

8、通过打开和关闭升压阀15对超高压安全阀1分段升压保压，共分3个阶段，首先平稳升压至整定压力的30％即48MPa，保压1分钟，观察1分钟，安全阀出口水面和压力表是否变化，无气泡和压力表降压现象，则继续升压，再分别以5MPa/分钟的速度升压至整定压力的60％和90％，即96MPa和144MPa时，保压1分钟，再观察1分钟，无气泡出现，再继续缓慢升压；

9、当达到156MPa时，通过视频监视设备7的观察屏观察发现安全阀出口水面出现连续气泡，立即关闭升压阀15，停止升压并打开泄压阀16释放压力至零位，根据超高压安全阀开启评价准则，开启压力为整定压力的97.5％，在整定压力的97％～99％的范围内，整定压力符合要求；

10、对超高压安全阀1进行密封性能试验，重新打开升压阀15升压至密封要求压力即整定压力的90％为144MPa，保压3分钟后，通过视频监视设备7观察屏来观察气泡泄漏率，观察1分钟无气泡泄露，根据超高压安全阀开启评价标准，超高压安全阀1的密封性能合格；

11、校验完毕后，通过控制台14的泄压阀16将超高压安全阀1的压力平稳卸压至零位后，拆卸超高压法兰5，排净超高压安全阀1阀腔内的纯净水6；

12、对校验好的超高压安全阀1挂合格牌、铅封，出具校验记录和校验报告，对超高压安全阀1进出口都包裹密封，防止杂质的进入。

Claims (10)

1.一种超高压安全阀的校验装置，其特征在于该装置包括超高压安全阀(1)、工作平台(2)、普通U型螺栓(3)、超高压管(4)、超高压法兰(5)、视频监视设备(7)、安全防护墙(8)、气源(9)、气瓶(10)、压缩机(11)、超高压泵(12)、蓄能器(13)、控制台(14)上的升压阀(15)和泄压阀(16)，其中超高压安全阀(1)横卧于工作平台(2)上，出口法兰朝上，用普通U型螺栓(3)将超高压安全阀(1)固定在工作平台(2)上，超高压法兰(5)与超高压安全阀(1)相连接，超高压管(4)的一端与超高压法兰(5)连接，另一端穿过安全防护墙(8)与控制台(14)相连接，蓄能器(13)的一侧通过超高压管(4)与控制台(14)连接，另一侧通过超高压管(4)与超高压泵(12)相连接，压缩机(11)一侧通过超高压管(4)与气瓶(10)连接，另一侧通过超高压管(4)与超高压泵(12)相连接，气瓶(10)内装有检验用气源(9)，在超高压安全阀(1)出口法兰上方安装一视频监视设备(7)。

2.根据权利要求1所述的超高压安全阀的校验装置，其特征在于所述的超高压法兰(5)与超高压安全阀(1)的进口法兰用螺栓连接，中间加超高压垫片，在连接处外部四周涂抹黄油，确保密封。

3.根据权利要求1所述的超高压安全阀的校验装置，其特征在于所述的超高压管(4)与超高压法兰(5)、控制台(14)、蓄能器(13)、超高压泵(12)、压缩机(11)和气瓶(10)之间均用螺纹连接，并在连接处外部四周涂抹黄油，确保密封。

4.根据权利要求1所述的超高压安全阀的校验装置，其特征在于所述的视频监视设备(7)安装在超高压安全阀(1)的出口法兰正上方，并以能清楚观察超高压安全阀(1)的阀腔为准，视频监视设备(7)的观察屏放置在控制台(14)旁边，位置以方便观察为准。

5.根据权利要求1所述的超高压安全阀的校验装置，其特征在于所述的校验用气源(9)是由气瓶(10)提供，经压缩机(11)和超高压泵(12)二次压缩后储存于蓄能器(13)中，系统所需压力高低由控制台(14)上的升压阀(15)和泄压阀(16)来控制。

6.根据权利要求1所述的超高压安全阀的校验装置，其特征在于所述的安全防护墙(8)是用钢筋混凝土制成，墙高2100mm，厚400mm。

7.一种用权利要求1所述的校验装置进行超高压安全阀的校验方法，其方法步骤如下：

a、将待校验的超高压安全阀(1)的进出口在连接之前用清洗剂进行清洗、去污；

b、宏观检查超高压安全阀(1)，检查其零部件是否完好，有无裂纹、锈蚀和机械损伤；

c、从超高压安全阀(1)出口法兰向阀腔内注入纯净水(6)，静止5-8分钟后，排净阀腔内部的气泡；

d、通过安全防护墙(8)，制定完善的安全制度，将校验设备区域与人工操作区域隔离开，操作人员在安全防护墙(8)外操作，通过视频监视设备(7)的观察屏来观察；

e、由气瓶(10)提供的气源(9)经压缩机(11)一次压缩后，再由超高压泵(12)通过超高压管(4)向蓄能器(13)内二次加压充装气源(9)蓄压；

f、确认安全防护墙(8)内无人后，准备开始试验操作；

g、打开控制台(14)上的升压阀(15)，使蓄能器(13)的气源(9)通过超高压管(4)进入超高压安全阀(1)；

h、通过打开和关闭升压阀(15)对超高压安全阀(1)进行分段升压保压；

i、根据设定的超高压安全阀开启评价准则，通过视频监视设备(7)的观察屏观察气泡为连续出现，则关闭升压阀(15)停止升压，确定超高压安全阀(1)的开启压力；

j、以超高压安全阀(1)的整定压力的90％来进行密封性能试验，同样通过视频监视设备(7)的观察屏来观察气泡泄漏率，以此判断超高压安全阀(1)的密封性能；

k、校验完毕后，通过控制台(14)上的泄压阀(16)将超高压安全阀(1)的压力平稳卸压至零位后，拆卸连接超高压法兰(5)，排净超高压安全阀(1)阀腔内的纯净水(6)；

l、对校验好的超高压安全阀(1)挂合格牌、铅封、出具校验记录和检验报告。

8.根据权利要求7所述的校验方法，其特征在于在步骤h中所述的分段式升压保压，指的是当系统压力分别达到整定压力的30％、60％和90％，分别保压1分钟，再观察1-3分钟，若无气泡出现则继续升压。

9.根据权利要求7所述的校验方法，其特征在于在步骤i中所述的开启评价准则，具体是指开启压力试验时要求升至整定压力的97％～99％时开始鼓泡，且迅速连续出现气泡，则符合整定压力要求。

10.根据权利要求7所述的校验方法，其特征在于在步骤j所述的密封性能试验是指重新升至超高压安全阀(1)整定压力的90％，保压3分钟，然后观察气泡数，观察时间1-3分钟，对于工艺介质为易燃易爆、有毒有害的超高压安全阀(1)，密封压力试验要求在规定的保压时间内无泄露；而对于工艺介质为蒸汽、氮气、空气等非易燃易爆、非有毒有害的超高压安全阀(1)，泄漏率≤80泡/分钟，则密封性能合格。