安全阀的动作性能试验和排量试验

　近年来,随着超临界和超超临界压力锅炉以及核电机组的快速发展,对安全阀的整定压力、启闭压差和密封性等关键性能的要求越来越严格,尤其是安全阀排放系数的测试成为研发产品新结构的瓶颈。因此,安全阀试验的研究及建立符合国际标准的安全阀热态试验台则成了目前的比较突出问题。

一、安全阀的动作特性试验

　标准规定安全阀在出厂前应进行动作性能试验,其试验内容包括启跳压力、回座压力、行程、密封性以及动作特性的重复性能。

(1)启跳压力

　不得超出阀门铭牌上标记的整定压力的5%。

(2)回座压力(启闭压差)

　为整定压力的4%～7%,最大不超过10%。

(3)行程

　不得低于图纸规定的额定数值。

(4)密封性

　当整定压力大于013MPa时,阀门在整定压力的90%时必须保证其密封性,DL/T 959- 2005中规定“对安全阀试验的目的在于证实每台阀门是否可调整到适合其指定的运行条件,且能在规定的压力温度下,不发生任何形式的泄漏”。

(5)动作特性的重复性

　对于锅炉本体,当整定压力在2107 < PS ≤710MPa 时, 极限偏差为±0107。当整定压力在2107MPa < PS 时,极限偏差为±1%的整定压力。

二、安全阀的排放量认证

　ISO和ASME以及目前的国内标准都规定安全阀排放量的认证需要进行试验,规定排放量试验要对同一品种取3种规格(9台阀门) ,在3个不同的压力下各做3次试验。排量系数Kd 的测量值取9次试验的平均值,当任何一次试验的Kd 大于或小于平均值Kd 的5%时,试验必须重新进行。再按Kd =实测流量/理论流量进行计算同一品种阀门的流量系数后,乘以019作为此种形式阀门的排放系数。

试验介质

　根据ASME Code Sec1ⅠPG67～73对排放量认证的要求,“阀门制造厂对其所制造的任何安全阀或安全泄放阀打上本规范认证标志之前,应按本节的规定对排放量进行认证”。并且规定“排放量认证试验应采用干饱和蒸汽、空气或气体来进行,当采用干饱和蒸汽试验时, 最小蒸汽干度用限制在98% ,最大过热度为20u (11℃) ,在此范围内可将其修正到干饱和蒸汽状态”。而ASME Code Sec1ⅧUG - 131中又规定了“用于蒸汽的泄压阀可按上述方法测得,但每一系列的阀中至少有一个阀用蒸汽来做试验,以证明蒸汽排量及性能”。

　ISO 4126 - 1981规定,动作特性试验对蒸汽用途的安全阀用蒸汽进行试验,排量试验“在以蒸汽为试验介质并确认其动作特性符合要求后,允许用蒸汽、空气或其它气体为介质进行排量试验”。我国JB /T 9624 - 1999和DL /T 959 - 2005 等标准等效引用了国际标准ISO的有关规定,允许用空气或其他已知特性的气体作为试验介质。

试验压力

　ASME规定排汽能力应由蒸汽的冷凝或用标定的流量计来测量,超出制造厂试验设备能力范围以外的阀门“只要经过现场试验和做适当的调整,其启跳、回座压差和密封性”可以用空气在车间做试验。ASME Code Sec1ⅠPG - 731416规定:“当条件许可时,试验设备和试验锅筒应具有足够大的尺寸和容量,以保证所测得的压力与标志钢印上的整定压力的偏差在其PG - 72中规定的范围内”。

　ASME Code Sec1ⅠPG - 691114和ASME CodeSec1Ⅷ UG - 131规定了具体的试验压力“排放量认证试验时的压力不得比整定压力大3%或2p si(15kPa) ,取两者中的较大值。应将安全阀或安全泄放阀的回座压差调整到不大于整定压力的4%。⋯⋯”。在PG - 691213条规定“⋯⋯某一尺寸的每个阀门应在该阀门使用压力范围内的不同压力下进行整定,或者在试验场所的试验设备所能提供的压力范围内的不同压力下进行”。

　ASME Code Sec1Ⅻ C4篇,附件中规定“有些安全阀的结构允许在锅炉以较低压力运行时进行开启压力校验,将安全阀装上制造厂提供的液力辅助提升器(此器件可确保整定压力的上下偏差符合其PG- 7212的要求)后进行校验, ⋯⋯”。但该方法不能确定安全阀的回座压力。

　ISO 4126规定排量试验的“试验压力应以阀门的实际工作压力,或由试验设备能力来决定,试验还可以利用排量系数随进口压力变化的关系来确定排量系数。