安全閥的排放量認證和它的動作特性試驗
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展,對安全閥的整定壓力、啟閉壓差和密封性等關鍵性能的要求越來越嚴格,尤其是安全閥排放系數的測試成為研發產品新結構的瓶頸。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試驗臺則成了目前的比較突出問題。
一、安全閥的排放量認證
ISO和ASME以及目前的國內標準都規定安全閥排放量的認證需要進行試驗,規定排放量試驗要對同一品種取3種規格(9臺閥門),在3個不同的壓力下各做3次試驗。排量系數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后,乘以019作為此種形式閥門的排放系數。
試驗介質
根據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范認證標志之前,應按本節的規定對排放量進行認證”。并且規定“排放量認證試驗應采用干飽和蒸汽、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℃),在此范圍內可將其修正到干飽和蒸汽狀態”。而ASME Code Sec1ⅧUG-131中又規定了“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的有關規定,允許用空氣或其他已知特性的氣體作為試驗介質。
試驗壓力
ASME規定排汽能力應由蒸汽的冷凝或用標定的流量計來測量,超出制造廠試驗設備能力范圍以外的閥門“只要經過現場試驗和做適當的調整,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規定:“當條件許可時,試驗設備和試驗鍋筒應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中規定的范圍內”。
ASME Code Sec1ⅠPG-691114和ASME CodeSec1ⅧUG-131規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。應將安全閥或安全泄放閥的回座壓差調整到不大于整定壓力的4%。……”。在PG-691213條規定“……某一尺寸的每個閥門應在該閥門使用壓力范圍內的不同壓力下進行整定,或者在試驗場所的試驗設備所能提供的壓力范圍內的不同壓力下進行”。
ASME Code Sec1ⅫC4篇,附件中規定“有些安全閥的結構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規定排量試驗的“試驗壓力應以閥門的實際工作壓力,或由試驗設備能力來決定,試驗還可以利用排量系數隨進口壓力變化的關系來確定排量系數。
二、安全閥的動作特性試驗
標準規定安全閥在出廠前應進行動作性能試驗,其試驗內容包括啟跳壓力、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
不得低于圖紙規定的額定數值。
(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中規定“對安全閥試驗的目的在于證實每臺閥門是否可調整到適合其指定的運行條件,且能在規定的壓力溫度下,不發生任何形式的泄漏”。
(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。
