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安全阀校验数字化技术与物联网管理系统的开发

发表时间：2020/9/24 来源：《基层建设》2020年第17期作者：李伟波吴华寿

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的数字化技术有了很大进展。

        广州特种承压设备检测研究院广东省广州市 510000
        摘要：随着科学技术的发展，我国的数字化技术有了很大进展。为了解决安全阀传统校验方法中普遍存在的效率低下、可追溯性差、数据可靠性差、可操作性差等问题，开发了一种安全阀校验数字化测试技术，该技术由“安全阀校验、密封性能试验数字化测试系统”、“安全阀网上约检与信息化管理系统”、“安全阀校验专用二维码与手机APP系统”、“安全阀校验管理端与测试端软件”、“二维码合格证铭牌的打印系统”等构成。通过对人机工程等问题的深入研究，设计并制作试验设备进行试验验证，最终制定出完备的技术方案。使安全阀校验测试精度及稳定性得到提高，且使校验测试过程具备可追溯性，从而确保安全阀校验机构出具的校验报告及原始记录的客观公正与可靠性。
        关键词：安全阀；安全阀校验；整定（开启）压力；密封性试验
        引言
        近年来，随着物联网技术的飞速发展，利用信息技术融入生产安全管理，助推企业安全管理，大幅降低企业的安全隐患，进一步提高企业安全管理效率尤为重要。
        1传统安全阀的结构与原理
        目前安全阀作为超压泄放装置，在工程上得到了广泛应用，其优点是：能自动打开和关闭复位，可重复使用，保存部分物料。缺点是：容易泄漏，不适合粘性介质、颗粒、易结晶物料和有严重腐蚀的场合；对于弹簧结构类安全阀，弹簧力随开启高度增大，弹簧压缩大，阀瓣上的力也大，阀不能迅速开启，对急速超压泄压滞后明显，不能用于压力急速升高的场合。据统计，目前市场上应用最多的是直接载荷的弹簧类安全阀，其特点是：利用弹簧力实现阀座与阀瓣之间的密封，通过调节弹簧压缩量来调整安全阀的整定压力和排放压力。该结构轻便紧凑，安装方位不受严格限制，广泛应用在压力容器上。但长期高温或长时间使用，弹簧刚度可能减小，密封力减小，阀容易泄漏，开启压力降低。
        2安全阀离线检测技术不足之处
        安全阀在机械设备运行中发挥重要作用，是确保设备安全与人员安全的保障措施。安全阀在实际应用期间，受到机械设备操作压力因素、温度因素与介质腐蚀因素的影响，经常会出现严重问题，不能确保安全阀的良好运行。在实际工作中虽然已经采用离线检测技术应对此类问题，但离线检测过程中只能采用传统压力仪表当做是校验工具，校验方式较落后。并且在使用离线检测技术过程中，所获得的校验结果较差，精确度很低，无法满足具体检测工作要求与校验标准。
        3安全阀校验、密封性能试验数字化测试系统
        3.1安全阀校验数字化测试系统
        安全阀校验数字化测试系统不是将校验台上的压力表替代掉，而是提供一种既能自动测定安全阀开启压力与密封性能、又能将测试数据进行自动采集和保存的先进测试手段，压力表仍然作为辅助测量手段予以保留。与压力表不同，数字化测试系统是通过压力变送器、数据采集与处理模块、测控软件及电脑等将压力（流量）等转换成电信号，电信号经过放大处理后再转换成数字信号，上位机软件按照指定的方法（如：拐点法）判定得到测试结果（如：整定压力，最后将采集到的实时测试数据（压力）与结果在显示屏上显示、并自动记录到数据库中。因此，其测试精度与可靠性不仅与系统硬件技术性能指标有关，还与上位机软件有关。虽然该系统在技术上实现的难度并不大，但要使其同时具备测量精度高、稳定性好、人机功能佳等功能，则需要对技术方案进行深入的理论研究与试验验证，然后将这个经过试验论证的技术方案转化成技术规范并严格执行，才能最终确保数字化测试设备的先进性与可靠性。该系统包含：基于单片机的数据采集与处理器、0-20mA输出压力传感器、高精度电子流量计、激光打标机、触摸屏等硬件及测控软件构成。

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其中，数据采集与处理器自主研发，信号输入接口不少于6个，数据采集速率不低于每秒100次，自动测定和记录安全阀开启压力、安全阀瞬时泄漏率与每分钟泄漏量，测试精度不低于千分之五。
        3.2改进离线检测技术
        安全阀整定压力主要就是在良好运作条件下，安全阀升起期间会出现进口压力，在有此类压力以后，安全阀会有一定的测量高度，介质也会持续性的排出。相关机械设备操作工作人员在对安全阀进行开启期间，介质压力也会体现出较为明显的特点，如：在机械设备安全阀开启的过程中，根据介质压力情况可以发现，会有明显“拐点”，此类特点就是在开启压力期间，安全阀会自动化进行识别，机械设备之内的整定压力，达到机械设备运作期间规定整定压力数值91%的情况下，安全阀升压速度会有所降低，甚至会低于最低数值。在此情况下，就应该合理进行离线检测数值的设置，按照安全阀离线检测的情况，对离线检测技术进行改进，使其可以符合安全阀运行的具体特征，满足具体的离线检测工作要求。
        3.3巡检管理
        该系统可以在安全信息图上对所有的危险点源进行标注，对重点监控场所一目了然。同时可以把现场的情况、检查结果通过无线技术及时上传到系统中，这些数据在系统中可进行分类检索，方便安全管理人员掌握全面的安全概况。利用RFID信息技术可以对设备进行标识，通过移动办公设备随时读取和检查设备相关信息，全面了解设备的情况。相比二维码技术，RFID的识别多标签能力、抗污染能力和耐久性更强，具有穿透性和无屏障阅读、可重复使用。RFID标签上的数据还可实现多次读写，存储容量更大，安全性更高。从长远看，在企业安全管理中RFID的优势更大。
        3.4安全阀校验密封性试验数字化测试系统
        现行国家规范《安全阀安全技术监察规程》，推荐了安全阀密封试验装置，规定了密封试验压力及三种不同公称通径的安全阀保压时间、合格标准，保压时间内排出的气体每分钟所产生的气泡数小于规定的数值即为合格。本课题设计了一种即轻便又能快速装拆、且具有泄漏显示功能的“堵板”，为数字流量传感器的测量提供保证。以提高安全阀密封性能试验的效率、保证测试结果的正确率。首先，通过实验研究气体体积流量在30ml/min范围内（安全阀允许的最大泄漏率）变化时气泡体积（ml/个）与集漏管内径、流量、流速之间的关系，对“气泡法”的测量误差范围进行测算。然后，以高精度的小微流量传感器为核心，开发安全阀校验密封性能试验数字化测试仪器，同步测定安全阀泄漏率与气泡数，自动记录测试数据，并实现与整定压力数字化测试系统的整合。成功地解决了全封闭式安全阀密封性能的数字化测试问题。
        结语
        综上所述，近年来在安全阀的离线检测工作中，受到诸多因素的影响，存在很多技术不足，不能确保离线检测工作效果，对其长远发展会造成不利影响。因此，在具体工作中必须要全面结合离线检测技术的不足，将在线检测技术合理融入其中，打破传统技术模式的局限性，遵循与时俱进的发展原则，确保检测技术的合理应用与发展，优化各方面的工作模式与体系，为安全阀检测技术的合理应用提供帮助。
        参考文献：
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        [4]施晓敏，朱海清，孙宏武.自动化安全阀密封检测系统轻工机械[J].2018，36（4）：60-63.
        [5]陈定光，等.安全阀校验数字化测试技术进展及应用[J].中国特种设备安全，2019，35（1）：78-81.