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安全閥試驗規(guī)定及其試驗裝置的分析與研究

文檔作者：龐秀偉周國棟文檔來源：哈電集團哈爾濱電站閥門有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 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: 100225855 (2009) 0220014203
作者簡介:龐秀偉(1978 - ) ,男,黑龍江哈爾濱人,工程師,從事閥門設(shè)計與試驗研究工作。
安全閥試驗規(guī)定及其試驗裝置的分析與研究
龐秀偉,周國棟
(哈電集團哈爾濱電站閥門有限公司,黑龍江哈爾濱150046)
　　摘要　通過研究ASM E、ISO 等國際標準對安全閥動作性能試驗和排量試驗的內(nèi)容和方法,闡
述了建立安全閥試驗臺基本的相匹配參數(shù)和必要性。
　　關(guān)鍵詞　安全閥;試驗;試驗臺;裝置
　　中圖分類號: TH134　　　　文獻標識碼: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,隨著超臨界和超超臨界壓力鍋爐以及
核電機組的快速發(fā)展,對安全閥的整定壓力、啟閉壓
差和密封性等關(guān)鍵性能的要求越來越嚴格,尤其是
安全閥排放系數(shù)的測試成為研發(fā)產(chǎn)品新結(jié)構(gòu)的瓶
頸。因此,安全閥試驗的研究及建立符合國際標準
的安全閥熱態(tài)試驗臺則成了目前的比較突出問題。
在建立試驗臺的問題上,國內(nèi)基本上有兩種設(shè)
想,一種是可以建立一個模擬試驗臺,另一種則是認
為安全閥試驗臺的建立必須滿足“在運行工況下對
安全閥進行動作特性和排量試驗”。如果按照第二
種設(shè)想,對于高溫高壓及超超臨界安全閥的試驗,至
少要建立一個滿足超高壓參數(shù)的鍋爐機組,這對于
一個安全閥制造廠家來說勢必花費巨大的投資,實
際上幾乎是不可能達到的。經(jīng)分析研究和實踐證
明,建立一個既經(jīng)濟又能滿足試驗要求的試驗臺,應(yīng)
從標準的研究開始,只有充分理解了標準的意識和
要求,才能建立一個達到和符合標準的熱態(tài)蒸汽試
驗臺。
2　試驗項目的標準規(guī)定
211　動作特性試驗
標準規(guī)定安全閥在出廠前應(yīng)進行動作性能試
驗,其試驗內(nèi)容包括啟跳壓力、回座壓力、行程、密封
性以及動作特性的重復性能。
(1)啟跳壓力　不得超出閥門銘牌上標記的整
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10%。
(3)行程　不得低于圖紙規(guī)定的額定數(shù)值。
(4)密封性　當整定壓力大于013MPa時,閥門
在整定壓力的90%時必須保證其密封性,DL /T 959
- 2005中規(guī)定“對安全閥試驗的目的在于證實每臺
閥門是否可調(diào)整到適合其指定的運行條件,且能在
規(guī)定的壓力溫度下,不發(fā)生任何形式的泄漏”。
(5)動作特性的重復性　對于鍋爐本體,當整
定壓力在2107 < PS ≤710MPa 時, 極限偏差為±
0107。當整定壓力在2107MPa < PS 時,極限偏差為
±1%的整定壓力。
212　排放量認證
— 14 — 　　　　　　　　　　　　　　　　閥　　　門　　　　　　　　　　　　　　2009年第2期
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ISO和ASME以及目前的國內(nèi)標準都規(guī)定安全
閥排放量的認證需要進行試驗,規(guī)定排放量試驗要
對同一品種取3種規(guī)格(9臺閥門) ,在3個不同的
壓力下各做3次試驗。排量系數(shù)Kd 的測量值取9
次試驗的平均值,當任何一次試驗的Kd 大于或小于
平均值Kd 的5%時,試驗必須重新進行。再按Kd =
實測流量
理論流量
進行計算同一品種閥門的流量系數(shù)后,乘
以019作為此種形式閥門的排放系數(shù)。
213　試驗介質(zhì)
根據(jù)ASME Code Sec1ⅠPG67～73對排放量認
證的要求,“閥門制造廠對其所制造的任何安全閥
或安全泄放閥打上本規(guī)范認證標志之前,應(yīng)按本節(jié)
的規(guī)定對排放量進行認證”。并且規(guī)定“排放量認
證試驗應(yīng)采用干飽和蒸汽、空氣或氣體來進行,當采
用干飽和蒸汽試驗時, 最小蒸汽干度用限制在
98% ,最大過熱度為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
方法測得,但每一系列的閥中至少有一個閥用蒸汽
來做試驗,以證明蒸汽排量及性能”。
ISO 4126 - 1981規(guī)定,動作特性試驗對蒸汽用
途的安全閥用蒸汽進行試驗,排量試驗“在以蒸汽
為試驗介質(zhì)并確認其動作特性符合要求后,允許用
蒸汽、空氣或其它氣體為介質(zhì)進行排量試驗”。
我國JB /T 9624 - 1999和DL /T 959 - 2005 等
標準等效引用了國際標準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介質(zhì)。
214　試驗壓力
ASME規(guī)定排汽能力應(yīng)由蒸汽的冷凝或用標定
的流量計來測量,超出制造廠試驗設(shè)備能力范圍以
外的閥門“只要經(jīng)過現(xiàn)場試驗和做適當?shù)恼{(diào)整,其
啟跳、回座壓差和密封性”可以用空氣在車間做試
驗。ASME Code Sec1ⅠPG - 731416規(guī)定:“當條件
許可時,試驗設(shè)備和試驗鍋筒應(yīng)具有足夠大的尺寸
和容量,以保證所測得的壓力與標志鋼印上的整定
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)定了具體的試驗壓力“排放量認
證試驗時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
個閥門應(yīng)在該閥門使用壓力范圍內(nèi)的不同壓力下進
行整定,或者在試驗場所的試驗設(shè)備所能提供的壓
力范圍內(nèi)的不同壓力下進行”。
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行時進行開啟
壓力校驗,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)后進行校驗, ??”。但該方法不能
確定安全閥的回座壓力。
ISO 4126規(guī)定排量試驗的“試驗壓力應(yīng)以閥門
的實際工作壓力,或由試驗設(shè)備能力來決定,試驗還
可以利用排量系數(shù)隨進口壓力變化的關(guān)系來確定排
量系數(shù)。
3　安全閥試驗臺
經(jīng)過對上面所介紹的安全閥試驗項目以及規(guī)定
的研究分析,雖然ISO和ASME 標準的規(guī)定在某些
方面有一些不同,但根據(jù)安全閥試驗所需的基本要
求,考慮到我國的具體國情以及國內(nèi)安全閥的使用
廠家,應(yīng)以美國標準ASME為基礎(chǔ),建立以以下參數(shù)
為基準的試驗臺,來滿足國內(nèi)安全閥試驗與研究的
需要。
311　適應(yīng)不同要求的試驗臺
為滿足上述規(guī)定,至少建立以下幾個適應(yīng)不同
要求的試驗臺。
(1)建立一個具有能滿足安全閥實際設(shè)計壓力
的高參數(shù)、蓄壓容器在2～5m3 的小容量的蒸汽試
驗臺。進行安全閥的動作性能試驗。
(2)由于鍋爐的蒸發(fā)量與蓄壓容器的容量無直
接關(guān)系,在做排量試驗時,需要一個10～40m3 的蓄
壓容器進行排量試驗。
(3)為了降低試驗費用,在標準允許的情況下,
建立一個冷態(tài)空氣試驗臺,蓄壓罐的容積視安全閥
的規(guī)格以及在整定壓力下kg/ s和排放時間而定。
312　試驗用介質(zhì)
對于鍋爐安全閥,要用干飽和蒸汽進行動作性
能試驗的試驗,排汽能力(排放系數(shù))的試驗可用干
飽和蒸汽,也可用空氣或其他氣體進行試驗。而制
造廠的出廠檢驗也可用蒸汽試驗,也可用空氣進行。
其檢查項目為啟跳壓力、回座壓力、行程、密封性以
及動作特性的重復性能。
313　試驗用壓力
(1)動作性能試驗
在試驗設(shè)備允許的條件下,可按閥門的實際工
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作壓力進行整定,一般其設(shè)計壓力P = 18MPa,也可
以在較低的壓力(一般為實際整定壓力的39% ～
70% ) ,對于亞臨界以上的參數(shù)鍋爐的動作性能試
驗,可借助液壓或啟動輔助裝置進行整定,但采用這
種方法進行的試驗不會得到回座壓力,那么要想得
到真正的啟閉壓差,只能在有足夠容量的試驗臺上
進行。
(2)排量試驗
對于安全閥的排量試驗, ASME Code Sec1 Ⅷ
UG - 131規(guī)定了具體的試驗壓力“排放量認證試驗
時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,美國經(jīng)ASME批準的蒸汽流量實驗室的
最大能力范圍為800p sia (516MPa)試驗壓力。實際
應(yīng)用的試驗壓力全部在700p sia ( 419MPa) 壓力以
下,大多數(shù)在較低壓力100p sia ( 017MPa)下測量流
量。由此,排量試驗臺的試驗壓力的設(shè)計壓力為
215MPa較為合適。
(3)建立試驗臺應(yīng)注意的問題
由于各個標準對試驗臺的要求不同,如ASME
規(guī)定的排量試驗“應(yīng)使用干飽和蒸汽”, ISO標準規(guī)
定排量試驗除用蒸汽以外,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證,應(yīng)采用干飽和蒸
汽、空氣或氣體進行”。日本J IS B8210標準規(guī)定同
ISO一樣,允許用蒸汽和空氣進行。由此可見,建立
一個什么樣的試驗臺,應(yīng)用的試驗介質(zhì)必須嚴格執(zhí)
行一個標準法規(guī)。根據(jù)多年在建立流阻試驗臺和安
全閥熱態(tài)性能試驗臺的過程中得到的經(jīng)驗證明,當
用空氣作為介質(zhì)進行試驗時,應(yīng)注意其換算方法。
在數(shù)據(jù)整理的過程中,通過對用空氣和蒸汽所進行
的安全閥排放量系數(shù)的測試與計算結(jié)果,得到其測
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,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)測試安全閥的排放量系數(shù)是完全可行的。
國外對安全閥的排放能力與試驗壓力的關(guān)系進
行過研究,其結(jié)論是排放能力與試驗壓力偏差不大。
在低于實際工作壓力的壓力下試驗時,由于計算排
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簡化為常數(shù),因而會產(chǎn)生一些偏差。對于
這個偏差, ASME 對當壓力在1 500 ～ 3 200p sia
(1015～2215MPa)之間用過熱蒸汽修正系數(shù)給予了
修整。同時,ASME明確規(guī)定了“應(yīng)將進行試驗的9
個閥門的系數(shù)KD 的平均值乘以019作為此種形式
閥門的排放系數(shù)”。這就大大彌補了在試驗過程中
的偏差。
4　結(jié)語
安全閥試驗的開展和安全閥試驗臺的建立,是
提升我國安全閥產(chǎn)品質(zhì)量,強化安全閥在生產(chǎn)、使用
及科研中試驗與研究不可缺少的重要環(huán)節(jié)和措施。
在目前國內(nèi)缺少規(guī)范性試驗臺的情況下,應(yīng)加強對
安全閥機理的研究,完善對安全閥模擬試驗方法的
研究,對國際標準有一個全面的、正確的理解和認
識,使安全閥的測試過程合理而簡單,我國的安全閥
就會有突飛猛進的發(fā)展。
參考文獻
〔1〕　DL /T 959 - 2005,電站鍋爐安全閥應(yīng)用導則〔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)
書訊
《閥門產(chǎn)品樣本(第三版) 》———本書由機械工業(yè)出版社2006年8月出版發(fā)行,合肥通用機械研究院與
全國閥門標準化技術(shù)委員會主編。本書匯集了我國閥門行業(yè)主要生產(chǎn)廠家的有代表性的產(chǎn)品,共計2000多
個型號、近4萬個規(guī)格。包括各類閥門的外觀圖、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、采購、銷售人員及閥門用戶正確、合理、經(jīng)濟地選擇閥門提供參考資
料。書號ISBN 7 - 111 - 18960 - 4,定價290100元/ (上、下冊) 。
每冊加收書價10%的郵寄包裝費,需要者,請與沈陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)開發(fā)大路15號沈陽閥門研究所科
技開發(fā)信息中心的尹玉杰聯(lián)系, 郵編: 110142, 電話: 024 - 25653780。

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