CN103292986A - 弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法及系统，其方法包括以下步骤：S1：加热所述安全阀至其温度为T，T≥T₀，T₀为设定温度，所述设定温度为实际运行时所述安全阀开启时的阀体与弹簧温度；S2：空压机压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过试验容器的进气口排至所述试验容器内进行储存，所述试验容器将储存的常温空气通过所述试验容器的出气口通入所述安全阀内部，进行动作性能试验及排量性能试验。其系统包括试验容器（1）、空压机（2）和加热装置（3）。其有益效果：安全阀热态型式试验的经济性较好、较环保，同时也不影响测试的准确性，可操作性较强；检测环境也不是高温环境，安全性较好。

Description

弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法及系统

技术领域

本发明涉及对安全阀进行型式试验的方法与系统，更具体地说，涉及一种弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法及系统。

背景技术

安全阀是一种安全保护用阀，它在正常工作时处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

安全阀按其整体结构及加载机构的不同一般可以分为重锤杠杆式安全阀、静重式安全阀、弹簧式安全阀和脉冲式安全阀四种。弹簧式安全阀一般也称之为弹簧直接载荷式安全阀。蒸汽安全阀是一种弹簧直接载荷式安全阀。

弹簧直接载荷式安全阀的型式试验包括动作性能试验和排量性能试验。

根据GB/T12241-2005《安全阀一般要求》5.2.2.1要求：测定动作性能时，用于蒸汽的阀门，应采用蒸汽进行试验。同时，《安全阀一般要求》5.2.3.1要求：蒸汽用安全阀，在以蒸汽为试验介质确认其动作性能符合要求后，允许用蒸汽、空气或其他性质已知的气体为介质进行排量试验。

我们可以看到：安全阀热态（蒸汽）型式试验中动作性能试验采用蒸汽作为试验介质，排量性能试验允许用蒸汽、空气或其他性质已知的气体为介质进行排量试验。

因此，现有安全阀热态型式试验采用下述方法进行：

1、用蒸汽介质进行动作性能试验（此时安全阀被蒸汽加热）；

2、动作性能试验合格后，可以用空气介质进行排量性能试验（此时安全阀为常温）。

蒸汽安全阀强调用蒸汽作为动作性能试验试验介质主要因素是：

1、蒸汽安全阀的自由启闭是通过弹簧实现；蒸汽安全阀在实际工况时，蒸汽所带来的热量将加热安全阀核心部件之一的弹簧，使弹簧机械性能在高温下发生改变，而弹簧机械性能对动作性能试验需测试的项目影响很大，如影响动作性的整定压力、排放压力及回座压力。因此，蒸汽带来的高温在试验时必须予以考虑。

2、安全阀为金属所制，金属在高温下会热膨胀，安全阀结构主要由阀体与弹簧组成，在安全阀受到加热后由于阀体为直线结构形式，弹簧为螺旋结构形式，两种不同的结构形式在受到加热后其膨胀量不一样，阀体的膨胀量大于弹簧的膨胀量，这样会使弹簧的预紧力变松，从而改变安全阀的整定压力指标。另外由于温度的变化导致阀芯变形，进一步影响阀门的动作性能试验的排放压力和回座压力指标。

可以看出，高温所带来的材料机械性能变化以及几何形状变化是安全阀测试的主要影响因素。安全阀热态型式试验方法采用蒸汽作为动作性能试验介质，目的就是解决蒸汽高温对阀门测试所带来的影响。

其他安全泄放安全装置—爆破片针对热态试验方法是把整个试验容器内常温空气通过电阻式加热装置加热到设定温度，实现模拟高温工作环境，但爆破片的测试项目仅限于爆破压力（整定压力）测量时间短，而安全阀测试项目有整定压力、排放压力、开高、回座压力等排放时间相对较长，爆破片的测试时间为1秒左右，而安全阀的测试时间为10秒左右，这样在测试过程中无法保证十秒前后试验容器内的温度一致给试验带来误差，因此本试验装置不采用加热空气的方法。

现有技术中，为了进行动作性能试验或者排量性能试验，一般须配备锅炉机组，使锅炉机组产生蒸汽，用锅炉机组产生的蒸汽进行动作性能试验或者排量性能试验。但锅炉机组的建设成本和维护成本非常高，这样现有技术中进行安全阀热态型式试验的方法和系统，就显得既不经济、也不可行，可操作性也不强。同时，因锅炉机组产生的蒸汽的存在，使得检测环境是高温环境，这不利于人体的健康，使得检测环境的安全性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷：须使用锅炉机组产生蒸汽从而进行热态型式试验，成本高，安全性较差，提供一种克服了上述缺陷的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，包括以下步骤：

S1：加热所述安全阀至其温度为T，T≥T₀，T₀为设定温度，所述设定温度为实际运行时所述安全阀开启时的阀体与弹簧温度；

S2：空压机压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过试验容器的进气口排至所述试验容器内进行储存，所述试验容器将储存的常温空气通过所述试验容器的出气口通入所述安全阀内部，进行动作性能试验及排量性能试验。

在本发明所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法中，所述步骤S1中，所述设定温度介于60-400℃。

在本发明所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法中，所述步骤S1中，测量所述阀体及弹簧温度的方法包括用红外测温仪测量或者用温度计测量。

在本发明所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法中，所述步骤S1中，所述安全阀采用加热装置进行加热，所述加热装置包括电阻丝加热装置、火焰加热装置或者烘箱。

在本发明所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法中，所述步骤S1之前还包括以下步骤S1.1：将所述进气口与所述空压机连通，将所述出气口与所述安全阀连通，并将所述安全阀放置在所述加热装置的待加热位置。

在本发明所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法中，所述步骤S1中，T₀≤T≤1.1T₀。

在本发明所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法中，所述步骤S2中，在进行动作性能试验及排量性能试验的过程中，加热所述安全阀，并使得所述安全阀的阀体及弹簧温度为相对恒温T。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还构造一种弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验系统，其特征在于，包括试验容器、空压机和加热装置；

所述试验容器包括进气口和出气口，所述进气口与所述空压机连通，所述出气口与所述安全阀连通；所述加热装置用于加热所述安全阀；

所述空压机压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过所述进气口排至所述试验容器内进行储存，所述试验容器将储存的常温空气通过所述出气口通入由所述加热装置加热后的所述安全阀内部，进行动作性能试验及排量性能试验。

在本发明所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验系统中，所述加热装置包括电阻丝加热装置、火焰加热装置或者烘箱。

实施本发明的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法及系统，具有以下有益效果：加热安全阀后用常温空气进行热态型式试验，用常温空气作为试验介质代替高温蒸汽试验介质，这样使得安全阀热态型式试验的经济性较好、较环保，同时也不影响测试的准确性，可操作性较强；检测环境也不是高温环境，安全性较好。

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是本发明弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法实施例的程序流程图；

图2是本发明弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的弹簧直接载荷式安全阀（以下简称安全阀）热态型式试验方法，包括以下步骤：

S1：加热安全阀至其温度为T，T≥T₀，T₀为设定温度，设定温度为实际运行时安全阀开启时的阀体与弹簧温度。

S2：空压机压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过试验容器的进气口排至试验容器内进行储存，试验容器将储存的常温空气通过试验容器的出气口通入安全阀内部，进行动作性能试验及排量性能试验。

进一步讲，步骤S1中：

预先到安全阀实际运行的场所（例如是锅炉上连接有安全阀的场所），测量并采集安全阀开启时的阀体温度，测量阀体温度的方法包括用红外测温仪测量或者用温度计测量；当然，不同规格的安全阀，安全阀开启时的阀体温度一般并不相同，见表1。

表1不同规格的安全阀开启时的阀体温度

获得安全阀开启时的阀体与弹簧温度后，采用加热装置对安全阀进行加热，加热装置包括电阻丝加热装置、火焰加热装置或者烘箱，例如可以把安全阀放置在电阻丝加热装置下方形成的加热包内进行加热；当然，上述的加热方式仅仅是较佳选择而已，在一些实施例中，加热装置也可以是其它类型的加热装置，例如是火焰烘烤装置等。例如实际运行时，3.8MPa规格的安全阀，实际运行时安全阀开启时的阀体温度为160℃，那么本实施例中，在对3.8MPa规格的安全阀进行热态型式试验时，我们首先用加热装置将3.8MPa规格的安全阀加热至160℃或者更高。在用加热装置加热安全阀时，同样可以采用红外测温仪或者用温度计测量安全阀的温度，避免过度加热后受损的安全阀造成试验结果的误差。

因不同规格的安全阀，安全阀开启时的阀体温度一般介于60-400℃，所以，步骤S1中，设定温度也介于60-400℃。

根据上述，我们可以知道，在用加热装置加热安全阀时，可以将安全阀加热到大于设定温度的温度值，但是，一般不能过于大于设定温度，优选地：T₀≤T≤1.1T₀。这里主要考虑完成加热到完成试验的时间内，阀体与弹簧在常温下会散热使阀体与弹簧温度下降，造成温度上误差；而若T＞1.1T₀，那么加热后的安全阀的温度（T）与实际运行时安全阀开启时的阀体温度（T₀）相差过大，这样会造成试验结果误差较大，试验结果不准确；而若T＜T₀，那么加热后在用常温空气进行实验时，阀体在常温下会散热，同样会造成试验结果不准确。T₀≤T≤1.1T₀，这样可使得安全阀在完成加热到完成试验的时间内，即使安全阀在常温下降温，也可确保安全阀的温度在稍大于T₀的状态，可使安全阀在这个时间段内维持与实际运行安全阀相类似的温度状态，经验证，此时动作性能试验或者排量性能试验较准确。

步骤S1之前还包括以下步骤S1.1：将试验容器的进气口与空压机连通，将试验容器的出气口与安全阀连通，并将安全阀放置在加热装置的待加热位置。安全阀放入试验位置可以预先在烘箱内完成加热也可以在预订位置完成加热

进一步讲，步骤S2中：

常温空气为常温状态下的空气，常温空气一般为-10℃-40℃的空气，优选地，常温空气为20℃-35℃的空气。

步骤S2中，空压机压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过进气口排至试验容器内进行储存，试验容器将储存的常温空气通过出气口排至安全阀，进行动作性能试验或者排量性能试验。试验容器可以存储经空压机压缩后的常温空气，经试验容器对压缩后的常温空气的存储，这样便于实验操作人员的操作，增加了试验的可操作性。

用常温空气作为试验介质进行安全阀热态型式试验，这样避免了现有技术须兴建锅炉机组产生高温蒸汽，用高温蒸汽作为试验介质进行安全阀热态型式试验的缺陷，这样节约了建设成本，也使得试验的可操作性较好。

本实施例中，可以采用本实施例的方法只进行动作性能试验，或者只进行排量性能试验；但我们知道，排量性能试验须是在动作性能试验合格的基础上进行。

动作性能试验根据GB/T12242-2005《压力释放装置性能试验规范》标准中5.4.2.2进行，动作性能试验的步骤可概括为：1、试验容器进口与空压机连通并对试验容器加压；2、当压力升到规定值时，安全阀开启，测量试验容器的压力即为安全阀的整定压力；3、继续对试验容器升压测量排放压力及阀门的阀杆开启高度；4、降压使安全阀回座，测量回座压力；5、观察整个试验过程，安全阀排放是否顺畅。

排量性能试验根据GB/T12242-2005《压力释放装置性能试验规范》标准中5.4.2.2进行，排量性能试验的步骤可概括为：1、对试验容器升压至规定的压力，此规定的压力也就是动作性能试验中测到的整定压力；2、继续对试验容器进行升压使之达到动作性能所测到的排放压力及阀杆的开高；3、维持排放压力及规定的开高的条件下持续排放10-20秒，并在此期间内完成排放量的测量。

在一些实施例中，步骤S2中，在进行动作性能试验或者排量性能试验的过程中，也可以加热安全阀，并使得安全阀的温度为恒温T。这样可使得安全阀在试验的过程中维持温度T的状态，可使安全阀在这个时间段内维持与实际运行的安全阀开启时相类似的温度状态，经验证，此时动作性能试验或者排量性能试验较准确。

对照试验

本发明和对照组均分别采用安全阀工作压力为1.60MPa、2.50MPa、3.80MPa的三种压力规格的全启式安全阀(公称直径DN40)，进行对照试验。本发明采用本实施例的方法，对照组根据上述的GB/T12242-2005《压力释放装置性能试验规范》标准中的5.4.2.2进行动作性能试验，根据上述的GB/T12242-2005《压力释放装置性能试验规范》标准中的5.4.2.2进行排量性能试验。本发明和对照组在试验时应确保影响因素相同，例如环境温度等。

表2本发明和对照组的试验情况对比

从以上三种规格的试验结果可以看出加热阀体与弹簧来模拟蒸汽环境下的工作，其测试指标误差小于±5%，根据GB/T12242-2005《压力释放装置性能试验规范》4.1要求:压力测量的偏差应不超过测量值的±5%,因此本发明的实验方法是有效的。

下面讲述本实施例的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验系统，如图2所示，本实施例的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验系统，包括试验容器1、空压机2和加热装置3；

试验容器1包括进气口11和出气口12，进气口11与空压机2连通，出气口12与安全阀4连通；加热装置3用于加热安全阀4；

空压机2压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过进气口11排至试验容器1内进行储存，试验容器1将储存的常温空气通过出气口12通入由加热装置3加热后的安全阀4内部，进行动作性能试验或者排量性能试验。

加热装置3包括电阻丝加热装置、火焰加热装置或者烘箱。

本实施例中，加热安全阀4后用常温空气进行热态型式试验，用常温空气作为试验介质代替高温蒸汽试验介质，这样使得安全阀4热态型式试验的经济性较好、较环保，同时也不影响测试的准确性，可操作性较强；检测环境也不是高温环境，安全性较好。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：加热所述安全阀至其温度为T，T≥T₀，T₀为设定温度，所述设定温度为实际运行时所述安全阀开启时的阀体与弹簧温度；

S2：空压机压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过试验容器的进气口排至所述试验容器内进行储存，所述试验容器将储存的常温空气通过所述试验容器的出气口通入所述安全阀内部，进行动作性能试验及排量性能试验。

2.根据权利要求1所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述设定温度介于60-400℃。

3.根据权利要求1所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，测量所述阀体及弹簧温度的方法包括用红外测温仪测量或者用温度计测量。

4.根据权利要求1所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述安全阀采用加热装置进行加热，所述加热装置包括电阻丝加热装置、火焰加热装置或者烘箱。

5.根据权利要求4所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括以下步骤S1.1：将所述进气口与所述空压机连通，将所述出气口与所述安全阀连通，并将所述安全阀放置在所述加热装置的待加热位置。

6.根据权利要求1所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，T₀≤T≤1.1T₀。

7.根据权利要求1所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验方法，其特征在于，所述步骤S2中，在进行动作性能试验及排量性能试验的过程中，加热所述安全阀，并使得所述安全阀的阀体及弹簧温度为相对恒温T。

8.一种弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验系统，其特征在于，包括试验容器（1）、空压机（2）和加热装置（3）；

所述试验容器（1）包括进气口（11）和出气口（12），所述进气口（11）与所述空压机（2）连通，所述出气口（12）与所述安全阀（4）连通；所述加热装置（3）用于加热所述安全阀（4）；

所述空压机（2）压缩常温空气，并将压缩后的常温空气通过所述进气口（11）排至所述试验容器（1）内进行储存，所述试验容器（1）将储存的常温空气通过所述出气口（12）通入由所述加热装置（3）加热后的所述安全阀（4）内部，进行动作性能试验及排量性能试验。

9.根据权利要求8所述的弹簧直接载荷式安全阀热态型式试验系统，其特征在于，所述加热装置（3）包括电阻丝加热装置、火焰加热装置或者烘箱。

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