石化装置安全阀校验方法分析

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年3月第8期   作者:刘强
[导读] 安全阀是防止压力容器和管道在生产过程中发生超压事故的安全泄压装置,
        摘要:安全阀是防止压力容器和管道在生产过程中发生超压事故的安全泄压装置,安全阀定期校验是确保安全阀稳定运行及性能可靠的必要手段。规范中规定安全阀一般每年至少校验一次,在限制条件下,安全阀校验周期可适当延长3年或5年。尽管规范中实现了安全阀校验周期规定的突破,但实际执行时延长校验周期还是有一定的主观性和难度的。
        关键词:石化装置;安全阀校验方法;
        安全阀是保护特种设备安全运行的一道重要防线,可以在系统压力超过安全值时开启泄压,保障设备安全,在电力、冶金、石化等行业被广泛运用。安全阀至少每年被校验一次,而在线校验是常用的一种校验方法,是指在安全阀的正常运行中不用拆卸便可直接进行校验的方法。
        一、安全阀的失效可能性分析
        安全阀评价单元的失效可能性采用安全阀弹簧的失效、操作条件、履历和管理水平4个指标来评价,每个指标按失效原因、程度、频率等子因素划分为五个等级,一般条件苛刻的等级较高。其中安全阀弹簧失效是根据不同类型的安全阀在大型石化企业失效的统计,进行整理分析而得到的概率值区间,分别对应失效概率从低到高的5个等级。安全阀的操作条件包括压力、温度、腐蚀性、介质粘度、介质清洁度等子因素,各分为5个等级,操作参数越高,腐蚀性越强、粘度越高、杂质含量越高则因素等级越高。比如介质腐蚀按基本无腐蚀到极强腐蚀分为1~5共五个因素等级。履历包括制造水平、运行历史、资料完备性等子因素,各分为5个等级。比如制造水平按弹簧进行加温强压处理及变形量小于5%到未经强压处理分为1~5共五个因素等级。安全阀的操作条件和履历对安全阀失效的影响根据各子因素等级按照模糊综合评价的方法计算出相应系数。安全阀作的失效后果可分为泄放和无法开启两类。安全阀泄放后果主要考虑介质的特性以及泄放量和泄放速率等参数,以与其相连的设备周围的破坏影响面积指标,其因素主要有:人员伤害、对设备损坏造成损失、系统损失、介质毒性的危害和对环境的影响等。安全阀门出口基本上和废气处理系统之间相互连通,而废气处理系统中的含水量基本上是不控制的,这种情况下,物料回窜后,对阀体的内件进行腐蚀。将安全阀门当中的大气腐蚀、尘土排空,会对阀门的安全使用带来影响。传统防锈蚀或结焦的主要方式是在阀门出入口位置安装爆破片,从而对物料进行隔绝。
        二、石化装置安全阀校验方法
        2.1有关规范对安全阀设置及校验的要求,防火规范在设置方式上提出对有可能被物料堵塞或腐蚀的安全阀,在安全阀前应设爆破片或在其出人口管道上采取吹扫、加热或保温等防堵措施,但没有涉及到如何设置才能满足安全阀定期校验要求的问题。在固定式压力容器安全技术监察规程中要求安全附件的定期检验按照压力容器定期检验规则与相关安全技术规范的规定进行。在压力容器定期检验规则规定了安全阀一般每年至少校验一次。但对于弹簧直接载荷式安全阀,当满足所规定的条件时,经过使用单位技术负责人批准可以适当延长校验周期。也就是使用单位技术负责人可以根据安全阀制造质量的可靠性,使用过程中的状况及容器盛装介质的毒性等级、操作温度及生产操作采取的安全可靠措施等来决定可否延长校验周期3~5年。在安全阀安全技术监察规程安全阀定期校验,一般每年至少一次,安全技术规范有相应规定的从其规定,也即符合相应规定要求的,可以适当延长安全阀校验周期。但是在设计上如何考虑满足定期校验的要求尚没有相应的规范或规定。
        2.2安全阀在线校验。

安全阀在线校验原理是通过对安全阀阀杆施加由液压联动机构提供的液压拉力,模拟出管道或者容器等系统中的实际压力作用,将阀门的弹簧力削弱,以达到使阀座开启的状态。其中液压联动机构是由装有液压油的油囊、风动马达和若干调节手柄组成的。校验人员可以通过调节手动以控制风动马达向油囊施加压力,再根据液体不可压缩的相关原理将压力通过阀杆卡具和液压接管施加到阀杆上。在线校验装置可以对在正常生产运行中的安全阀进行校验,因此校验时不必拆卸安全阀,只需要增加在阀杆上施加的压力,当施加的压力使安全阀阀座起跳并产生位移后,位移传感器和力传感器就会把阀杆位移的变化和受力的大小船赶到笔式自动记录仪上,再由记录记录在纸上。通过对阀门的系统压力和阀座面积了解再加上之前记录的数据,就可以计算得出阀门的起跳压力。安全阀在线校验技术的优点主要表现在三个方面,第一,这项技术的准确度高,因为安全阀在线校验是专门为在正常生产运行条件下的安全阀设计的,因此不会受到离线校验容易出现的运输安装对整定压力带来的影响,也不用考虑背压、温度等因素对校验结果的影响同时也能方便地满足相关规程规定的对校验周期的要求。第二,在线校验的经济高效,因此其可以保证设备的正常运行不被中断,减少设备停用的间接损失,也避免了拆卸安装的费用。第三,在线校验技术更安全可靠,采用这项校验技术可以及早的发现存在的安全隐患,因此也能够更加有效地避免系统压力直接升压实跳的高风险。
        2.3现场热态校验。以某石化企业为例,其对安全阀门进行校验,主要使用的是现场热态校验方式,这种方式主要是将安全阀门安装到所使用的位置,对系统进行升温,使其达到平时工作状态,此后对其进行升压,当达到一定数值之后,校验这一安全阀门的开启压力。在第一次开启时,其压力并不符合要求,这时将系统压力降到一定值,再次对安全阀门进行调校,然后进行升压,观察开启压力是否和规定要求相符合,结果显示还没有达到要求,进行再次降压,最终达到要求。校验完成支护,技术人员对这一安全阀使用铅进行封闭,然后悬挂了校验合格标识,并对校验过程中各个环节的具体内容进行记录,最后签发调校报告单。如果对石化企业安全阀门进行延期校验,需确定相应的延期校验原则。如果延期5a 进行校验,则要求校验符合规范中可延期5a 的各个规定,结合远期风险等级评价结果,针对处于低风险安全阀可延期5a 校验。针对那些不能实施延期校验的安全阀门,需遵循以下原则:这些安全阀门相关指标不符合规范中可延期原则的相关规定,结合下一个年度风险水平评价结果,针对处于高风险以及失效可能性为5 或者失效后果等级≥ D 的中高风险的安全阀门,则不实施安全校验。此外,如果介质存在严重腐蚀性或者严重堵塞的,不能对其实施延期校验。在具体运行过程中,检查发现有泄漏的安全阀门,不能实施延期校验。具体运行过程中,经过检查发现泄漏安全阀门,则不能进行延期校验。在具体运行过程中,工艺不够稳定,则容易出现起跳,这种情况下不实施延期校验。
        正确设置安全阀、爆破片等泄压设施是保障装置的设备管道安全的重要措施,因此在需要设置安全阀的部位不可缺失。但安全阀需要定期校验,为了做到既保证设备管道安全又能满足安全阀定期校验的要求,又尽量节省投资、减少安装工程量,首先在选型、材质和制造标准上尽可能提高安全阀制造质量的可靠性,此外在安全阀的设置方式上坚持具体情况具体分析的原则,充分利用其它各种超压安全保护措施,在通常情况下可以不采用设置在线备用安全阀的做法。
        参考文献:
        [1]孙力, 经树栋, 何录武, 孙齐. 安全阀在线调校中阀座有效面积计算公式新析[J]. 石油化工高等学校学报. 2018(02).
        [2]王军, 蒲建忠, 黄炯, 曾丽凤. 数字化校验系统中安全阀整定压力的不确定度分析[J]. 中小企业管理与科技( 上旬刊). 2018(03).
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