CN102721539A

CN102721539A - 安全阀热态型式试验装置

Info

Publication number: CN102721539A
Application number: CN2012102131338A
Authority: CN
Inventors: 谢常欢; 孙琦; 吴继权
Original assignee: SHENZHEN INSTITUTE OF SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION AND TEST
Current assignee: SHENZHEN INSTITUTE OF SPECIAL EQUIPMENT INSPECTION AND TEST
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: CN102721539B

Abstract

本发明涉及一种安全阀热态型式试验装置，包括动力单元、蓄热单元以及测试单元；所述动力单元用于产生饱和蒸汽，并包括第一蒸汽出口；所述蓄热单元包括第二蒸汽入口以及第二蒸汽出口，该第二蒸汽入口与所述第一蒸汽出口相连通；所述测试单元包括第三蒸汽入口以及第三蒸汽出口，所述第三蒸汽入口与所述第二蒸汽出口相连通，所述第三蒸汽出口与被试安全阀相连通。

Description

安全阀热态型式试验装置

技术领域

本发明涉及试验装置，更具体地说，涉及一种安全阀试验装置。

背景技术

安全阀是根据压力系统的工作压力自动启闭，一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。当设备或管道内压力超过安全阀设定压力时，自动开启泄压，保证设备和管道内介质压力在设定压力之下，保护设备和管道正常工作，防止发生意外，减少损失。

安全阀热态型式试验装置采用蒸汽作为试验介质，以检测安全阀产品质量的各项性能指标。相关技术中一种安全阀热态型式试验装置主要由产生蒸汽的锅炉、与锅炉相连用于盛装蒸汽的储罐以及与储罐相连用于安装被试安全阀的试验容器组成，其最大蒸汽流量为4t/h。然而，由于安全阀动作时，排出蒸汽量大，相关技术中的安全阀热态型式试验装置至少存在以下不足：（1）根据试验所需的供汽量，锅炉容量的选型要足够大，项目建设成本急剧增加；（2）由于排放量范围较广，造成小排量试验时，锅炉不能经济运行；大排量试验时，锅炉满负荷运行又不能满足试验用汽的需要；（3）根据相关要求，安全阀型式试验装置从升压至工作工况至少4个小时以上，在这样的工艺条件下，储罐的温度会慢慢冷却，压力降低，储罐内的蒸汽液化成水，造成大量热能流失，资源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对相关技术中的上述不足，提供一种改进的安全阀热态型式试验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种安全阀热态型式试验装置，包括动力单元、蓄热单元以及测试单元；所述动力单元用于产生饱和蒸汽，并包括第一蒸汽出口；所述蓄热单元包括第二蒸汽入口以及第二蒸汽出口，该第二蒸汽入口与所述第一蒸汽出口相连通；所述测试单元包括第三蒸汽入口以及第三蒸汽出口，所述第三蒸汽入口与所述第二蒸汽出口相连通，所述第三蒸汽出口与被试安全阀相连通。

在本发明所述的安全阀热态型式试验装置中，该安全阀热态型式试验装置还包括调节阀，该调节阀设置于所述第二蒸汽出口与所述第三蒸汽入口之间。

在本发明所述的安全阀热态型式试验装置中，由所述蓄热单元流入测试单元的蒸汽经过所述调节阀节流前后的压差之比在1.5:1到3:1之间。

在本发明所述的安全阀热态型式试验装置中，该安全阀热态型式试验装置还包括流量计，该流量计设置于所述第二蒸汽出口与所述第三蒸汽入口之间。

在本发明所述的安全阀热态型式试验装置中，所述调节阀前置于所述流量计。

在本发明所述的安全阀热态型式试验装置中，所述蓄热单元处于低水位。

在本发明所述的安全阀热态型式试验装置中，所述蓄热单元的水位位于所述蓄热单元容积的30%以下。

在本发明所述的安全阀热态型式试验装置中，所述动力单元、所述蓄热单元和/或所述测试单元分别为锅炉、蓄热器和/或试验容器。

本发明的有益效果是：与相关技术相比，由于蓄热单元的设置，能够降低项目建设成本、提高试验能力以及节约能源。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明一些实施例中的安全阀热态型式试验装置的结构示意图。

图2为图1所示安全阀热态型式试验装置的调节阀的工作原理图。

图3蒸汽的s-i图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

图1示出了本发明一些实施例中的安全阀热态型式试验装置1，用于对被试安全阀2进行检测，以检测被试安全阀2的各项性能指标。安全阀热态型式试验装置1可包括锅炉10、与锅炉10相连通的蓄热器20以及与蓄热器20相连通的试验容器30，试验容器30与被试安全阀2相连通。

在一些实施例中，锅炉10为动力单元，用于产生饱和蒸汽，其包括第一蒸汽出口11。蓄热器20为蓄热单元，其包括第二蒸汽入口21及第二蒸汽出口23，第二蒸汽入口21与锅炉10的第一蒸汽出口11相连通。试验容器30为测试单元，其包括第三蒸汽入口31以及第三蒸汽出口33，第三蒸汽入口31与第二蒸汽出口23相连通，第三蒸汽出口33与被试安全阀2相连通。可以理解地，在一些实施例中，也可以采用其他合适的动力单元、蓄热单元和测试单元。

锅炉10在额定负荷下运行产生饱和蒸汽，通过管道注入到蓄热器20中，对蓄热器20进行充热、升压。当蓄热器20的压力和温度达到规定值时，由蓄热器20对试验容器30进行充压，并开始对被试安全阀2进行热态型式试验。当被试安全阀2动作时，试验容器30内的蒸汽被大量排出，蓄热器20中的饱和蒸汽迅速给试验容器30供汽，蓄热器20内蒸汽空间增大，使得饱和水形成闪蒸，产生大量的饱和蒸汽供给试验容器30，以满足安全阀热态型式试验的排放量要求。蓄热器20瞬间可以提供的蒸汽流量为锅炉10所提供蒸汽流量的很多倍，例如，最大蒸汽流量为40t/h。

在上述安全阀热态型式试验装置1中，由于蓄热器20的存在，至少带来了如下诸多优点：

（1）降低项目建设成本。蓄热器20瞬间可以提供的蒸汽流量为锅炉10所提供蒸汽流量的很多倍，使得锅炉10的容量选型要求相对于相关技术而言要低得多，而且锅炉10的成本通常比起蓄热器20要贵很多，因此，蓄热器20的设置大大降低了整个项目的建设成本。

（2）提高试验能力。原则上，蓄热器20容积越大，蓄集的能量越多，提供的蒸汽量越多，越能满足被试安全阀2排放量大的要求，提高安全阀热态型式试验装置1的试验能力。

（3）节约能源。

在一些实施例中，安全阀热态型式试验装置1对蒸汽品质（干度及过热度）是有着严格的要求，以满足一些标准的要求，例如，满足压力释放装置性能验收规范GB/T12242-2005中a）规定：蒸汽的基准状况为干饱和蒸汽，试验中压力释放装置进口处蒸汽的状况应为最小干度98％，最大过热度10℃。

在一些实施例中，为调节蒸汽干度，安全阀热态型式试验装置1还可包括调节阀50，再如图1所示，该调节阀50设置在蓄热器20的第二蒸汽出口23与试验容器30的第三蒸汽入口31之间，用于控制蒸汽的供给量，进而达到调节蒸汽干度的目的。

以下结合工作原理对如何利用调节阀50来调节蒸汽干度做详细说明：

首先，蒸汽在管道中流动时，常常遇到障碍物（如孔板，阀门等）。蒸汽通过他们使气体的压力降低而又不向外做功，并使通过管道的流体流量减小的过程，称为“节流”或阻塞过程。调节阀50即利用这一原理来调节流体流量和降低流体的压力。接下来分析节流过程中蒸汽状态的变化情况。因为气流很快地通过节流孔，气流流过时所散失的热量通常可以忽略不计。又因为节流孔前后的压力差是由于摩擦、涡流等引起的，所以节流乃是一种不可逆的绝热过程。

如图2所示，在节流前后选定截面I-I及II-II，用脚码“1”代表截面I-I处的量，用脚码“2”代表截面II-II处的量，利用绝热稳定流动公式，可得如下关系：

i_{2} + \frac{{AC}_{2}^{2}}{2 g} = i_{1} + \frac{{AC}_{1}^{2}}{2 g}

其中C₂为节流后的流速，当截面II-II选在气休重新开始沿管子的整个截面流动处时，C₂=C₁。且动能一项同i比较，也显得很小，故上式中的动能项可以忽略不计，从而得到i₁＝i₂。

如图3所示，在确定节流后的蒸汽状态时，可以在s-i图上从蒸汽节流前的初始状态点m引水平线直到和节流后的压力线相交，点n便是节流后的状态。由图3可以看出，蒸汽经节流后，它在一定背压下可用来做功的焓降要减少（h₁>h₂)，这是不经济的，所减少部分（h₁>h₂)称为“节流损失”。另外，水蒸汽节流前后的参数变化，也可由s-i图上查出，即ΔP<0；Δi=0；ΔV>0；ΔS>0。这里，ΔV>0，也就说明压力下降，比容增大，蒸汽干度增加。由此可见，调节阀50能够使得由蓄热器20进入试验容器30的蒸汽的干度增加。在一些实施例中，经分析计算得出，当节流前后压差之比达到：最大3:1、最小1.5:1时，经调节阀50调节，能够使得蒸汽的干度上升，其最终蒸汽品质能够满足要求。

在一些实施例中，安全阀热态型式试验装置1还可包括流量计60，该流量计60设置于蓄热器20与试验容器30之间，用于测量由蓄热器20进入试验容器30的蒸汽的流量，进而可得出被试安全阀2压力释放时的蒸汽流量。优选地，流量计60设置于调节阀50与试验容器30之间，即调节阀50前置于流量计，以使得流量计60测得的流量值是经过调节阀50提高干度后的蒸汽的流量值，以使得到的被试安全阀2压力释放时的蒸汽流量值更加准确。

在一些实施例中，蓄热器20处于低水位运行，优选地，该水位在蓄热器20的容积的30%以下（含30%），以使从蓄热器20流出的蒸汽的干度较高。如此，通过蓄热器20低水位运行与调节阀50前置于流量计60相结合，可以较好地保证进入到试验容器30中的蒸汽的干度，使得被试安全阀2的检验更加精确。

在一些实施例中，安全阀热态型式试验装置1还可包括阀门40、温度传感器70和压力传感器80。阀门40设置锅炉10与蓄热器20之间，用于控制蒸汽由锅炉10流入蓄热器20。调节阀50与流量计60之间的管道上以及试验容器30上均安装有温度传感器70和压力传感器80，以分别检测蒸汽的温度和压力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1. 一种安全阀热态型式试验装置，其特征在于，包括动力单元、蓄热单元以及测试单元；所述动力单元用于产生饱和蒸汽，并包括第一蒸汽出口；所述蓄热单元包括第二蒸汽入口以及第二蒸汽出口，该第二蒸汽入口与所述第一蒸汽出口相连通；所述测试单元包括第三蒸汽入口以及第三蒸汽出口，所述第三蒸汽入口与所述第二蒸汽出口相连通，所述第三蒸汽出口与被试安全阀相连通。

2. 根据权利要求1所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，该安全阀热态型式试验装置还包括调节阀，该调节阀设置于所述第二蒸汽出口与所述第三蒸汽入口之间。

3. 根据权利要求2所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，由所述蓄热单元流入测试单元的蒸汽经过所述调节阀节流前后的压差之比在1.5:1到3:1之间。

4. 根据权利要求3所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，该安全阀热态型式试验装置还包括流量计，该流量计设置于所述第二蒸汽出口与所述第三蒸汽入口之间。

5. 根据权利要求4所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，所述调节阀前置于所述流量计。

6. 根据权利要求5所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，所述蓄热单元处于低水位。

7. 根据权利要求6所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，所述蓄热单元的水位位于所述蓄热单元容积的30%以下。

8. 根据权利要求1所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，所述蓄热单元处于低水位。

9. 根据权利要求8所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，所述蓄热单元的水位位于所述蓄热单元容积的30%以下。

10. 根据权利要求1-9任一项所述的安全阀热态型式试验装置，其特征在于，所述动力单元、所述蓄热单元和/或所述测试单元分别为锅炉、蓄热器和/或试验容器。