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摘要：在压力容器管理工作中，安全阀是非常重要的保护设备。安全阀一旦出现故障不仅无法发挥保护作用反而会影响生产的正常运行，而且还会埋下重大的安全隐患，因此在安全阀使用中不仅要根据管理规定的要求定期进行校验，还必须及时、准确、全面的分析安全阀在使用中发生故障的原因，并根据安全阀的故障原因制定符合相关法令和实际要求和的处理措施，确保安全阀的正常工作发挥安全阀的保护作用。
关键词：微启式弹簧安全阀；试验；介质
引言
安全阀是承压设备上一种重要的安全附件，其工作状态的稳定性、可靠性直接关系到被保护设备能否在其允许范围之内连续稳定的运作，安全阀主要分为直接载荷式和非直接载荷式安全阀，在成套石化炼化装置中主要是采用直接载荷式弹簧安全阀，但是其密封结构形式、制造焊接工艺、安装使用环境等影响在使用过程中容易发生各种失效。
1、安全阀整定压力准确性影响因素
安全阀是锅炉、压力容器、压力管道等承压设备上最重要的安全附件，广泛应用于石油、化工企业的各类生产装置，安全阀按作用原理可分为直接载荷式安全阀、平衡式安全阀、先导式安全阀、带动力辅助装置的安全阀，其中弹簧直接载荷式安全阀应用最为普遍。整定压力是安全阀实际工况下开始开启的预定压力，是安全阀各项性能中最主要的技术指标。《GB/T12243弹簧直接载荷式安全阀》中要求，整定压力偏差不应超过±3%整定压力或±0.015MPa的较大值，所以产品在线运行时的实际整定压力应该在理论整定压力的极限偏差范围内。但实际工况中，由于受到温度等因素的影响，实际整定压力有可能超出了理论整定压力的极限偏差，这将影响生产装置的正常生产及安全，甚至造成严重的经济损失和人身危害。比如，若实际整定压力超过理论整定压力的上偏差，设备运行的工作压力将超过最高允许工作压力，系统超压时安全阀不能及时打开，会造成系统压力升高引发事故；若实际整定压力低于理论整定压力的下偏差，在设备运行的工作压力未达到整定压力时，安全阀有可能出现泄漏现象，严重的甚至出现提前起跳，浪费能源的同时影响正常生产；实际整定压力不准确还容易引起安全阀频繁起跳，对安全阀的密封面造成损坏。
2、阀门选用
不同介质的压缩特性不同，压缩后压力释放时，释放的体积量是不同的。液体介质因其不可压缩的特性，容器内有开口释放其压力，压力下降会较快。气体和蒸汽的压缩比大，压力释放时，介质的体积排放量较大。对液体介质的承压设备，应选用适宜液体介质的安全阀，气体介质的承压设备，应选用排放系数大、阀瓣开启高度较高的安全阀，以得到最佳的使用效果。
国内，弹簧载荷式安全阀可分为微启、中启和全启3种开启高度结构，适用于不同介质以满足排放量的要求。微启弹簧载荷式安全阀在排放动作时，阀瓣的开启高度为流道直径的1/40～1/20，排量系数较小，一般不超过0.2，适用于液体介质，不适用于气体。
通过实际使用和试验发现，微启结构弹簧载荷式安全阀用于气体时，存在压力释放排放时间较长，安全阀容易颤振。在全启结构弹簧载荷式安全阀用于液体时，阀瓣的回座状态不佳，密封不严，容易产生泄漏。因此，安全阀制造时，应对安全阀适用介质的特性有充分的试验验证，以掌握安全阀的可靠的工作特性和排量系数。
3、试验装置
因使用介质的压缩特性不同，安全阀排放时，释放排出介质的状态和体积量差别大，这对安全阀的工作状态影响很大，安全阀阀瓣的开启高度位置会有很大的差异。不同介质的安全阀其阀瓣、反冲盘、调节圈等结构尺寸也不相同。
为保证液体介质实际的使用效果，液体介质用的安全阀应以水作为试验介质进行动作性能和排量试验，这样才有效验证液体介质用安全阀的动作性能和排量或排量系数。
为有效验证液体用安全阀工作特性，以液体为介质，背压为大气压。试验装置压力源可以是泵或同高压力压缩气源组合的液体储罐。同时，采取措施以保证系统中压力脉动减小到最低限度。
试验时，将被试安全阀放置在校验台上，通过补压逐渐升高安全阀进口压力。当压力达到预期整定压力的90%后，升压速率应不超过0.01MPa/s，或为任何一个对精确读取压力所必要的更低速率。观察并记录装置的整定压力以及其他需要或有关的特性值。继续升高装置进口压力直到装置达到并保持在排放状态，同时观察装置的动作，记录排放压力和开启高度。然后逐渐降低进口压力直到装置关闭，同时观察装置的动作，记录回座压力。
第1次动作试验后，试验重复上述过程，直到整定压力、排放压力和回座压力均为确定和稳定值为止（至少重复2次）。
排量试验时，升高装置进口压力使之达到并保持在额定排放压力（按标准在1.2倍的整定压力），直到流量测量仪表显示稳定状态，测量安全阀排出的液体量。
通过试验，采用储水容器通过压力向试验容器补充压力水的方式，能有很好的压力稳定性和方便的操作性。由泵施加压力的方式较为适合低开启压力的安全阀试验加压。
4、试验研究
试验产品分别为A41Y－16CDN50、A41Y－16CDN100、A41Y－16CDN150，整定压力1.0MPa，进行液体介质和气体介质的试验。
（1）用液体介质进行性能试验时，调整阀门调节圈，使阀门的排放压力、回座压力性能符合标准要求。按标准规定的试验方法，试验过程通过压力变送器和位移传感器采集，试验采集得到被测阀门的性能数据如表1所示。
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表1液体介质时安全试验数据表
（2）以气体介质进行性能试验，不改变阀在液体试验时的状态。按标准规定的试验方法，试验过程通过压力变送器和位移传感器采集，试验采集得到该安全阀的性能的数据如表2所示。
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表2气体介质时安全试验数据表
（3）从两种介质试验结果和曲线对比分析上可以很明显的看出，在液体介质试验各项性能满足标准的情况下，气体介质试验时排放时间增长，相应的回座压力较液体介质低的多。回座压力有很大的区别。以液体介质测得的排量和气体测得的排量也完全不同，所计算出的排量系数相差约0.1。
其原因主要是气体排放时体积瞬时膨胀，而微启式安全阀排放面积有限，对安全阀阀瓣所产生的升力要大于液体，从而延长的了安全阀的排放时间，从而造成弹簧要在低于液体介质的系统压力时才能促使安全阀回座。
5、结论
微启式弹簧安全阀在液体和气体两种不同介质试验可以看出，不同特性试验介质得到的试验回座压力和排量系数差别较大。试验时，应按法定工作特性合理选择试验介质，使用时应按阀的适用介质合理使用，这样才能使实际使用时不发生回座压力低、排量系数小等情况。使安全阀在其合理和最佳的状态下使用。
参考文献：
[1]GB/T12243-2005，弹簧直接载荷式安全阀[S].北京：中国标准出版社，2008.
[2]GB/T12241-2005，安全阀一般要求[S].北京：中国质检出版社，2005.
[3]GB/T23935-2009，圆柱螺旋弹簧设计计算[S].北京：中国标准出版社，2009.
[4]GB/T12242－2005压力释放装置性能试验规范［S］．
[5]刘志龙.压力容器安全附件的选用与安装[J].机械工程师，2014，10：231-232.
[6]关于弹簧直接载荷式安全阀密封特性的研究[J].赵玉坤，刘宪东.价值工程.2013（23）.
[7]安全阀弹簧断裂原因分析[J].熊明明.化工管理.2014（15）.
[8]安全阀弹簧的应力校核[J].周碧，王秋林.机械研究与应用.2015（01）.