安全閥性能參數試驗臺的建立與試驗
經過對上面所介紹的安全閥試驗項目以及規定的研究分析(安全閥的動作性能試驗和排量試驗),雖然ISO和ASME 標準的規定在某些方面有一些不同,但根據安全閥試驗所需的基本要求,考慮到我國的具體國情以及國內安全閥的使用廠家,應以美國標準ASME為基礎,建立以以下參數為基準的試驗臺,來滿足國內安全閥試驗與研究的需要。
1、適應不同要求的試驗臺
為滿足上述規定,至少建立以下幾個適應不同要求的試驗臺。
(1)建立一個具有能滿足安全閥實際設計壓力的高參數、蓄壓容器在2~5m3 的小容量的蒸汽試驗臺。進行安全閥的動作性能試驗。
(2)由于鍋爐的蒸發量與蓄壓容器的容量無直接關系,在做排量試驗時,需要一個10~40m3 的蓄壓容器進行排量試驗。
(3)為了降低試驗費用,在標準允許的情況下,建立一個冷態空氣試驗臺,蓄壓罐的容積視安全閥的規格以及在整定壓力下kg/ s和排放時間而定。
2、試驗用介質
對于鍋爐安全閥,要用干飽和蒸汽進行動作性能試驗的試驗,排汽能力(排放系數)的試驗可用干飽和蒸汽,也可用空氣或其他氣體進行試驗。而制造廠的出廠檢驗也可用蒸汽試驗,也可用空氣進行。其檢查項目為啟跳壓力、回座壓力、行程、密封性以及動作特性的重復性能。
3、試驗用壓力
(1)動作性能試驗
在試驗設備允許的條件下,可按閥門的實際工作壓力進行整定,一般其設計壓力P = 18MPa,也可以在較低的壓力(一般為實際整定壓力的39% ~70% ) ,對于亞臨界以上的參數鍋爐的動作性能試驗,可借助液壓或啟動輔助裝置進行整定,但采用這種方法進行的試驗不會得到回座壓力,那么要想得到真正的啟閉壓差,只能在有足夠容量的試驗臺上進行。
(2)排量試驗
對于安全閥的排量試驗, ASME Code Sec1 ⅧUG - 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% ⋯⋯”。但有些資料介紹,美國經ASME批準的蒸汽流量實驗室的最大能力范圍為800p sia (5.6MPa)試驗壓力。實際應用的試驗壓力全部在700p sia ( 4.9MPa) 壓力以下,大多數在較低壓力100p sia ( 0.7MPa)下測量流量。由此,排量試驗臺的試驗壓力的設計壓力為215MPa較為合適。
(3)建立試驗臺應注意的問題
由于各個標準對試驗臺的要求不同,如ASME規定的排量試驗“應使用干飽和蒸汽”, ISO標準規定排量試驗除用蒸汽以外,還可以用空氣或其他氣體,ASME Code Sec. Ⅷ UG - 131 ( b) ( 1)也規定了“可壓縮流體泄壓閥排量的認證,應采用干飽和蒸汽、空氣或氣體進行”。日本J IS B8210標準規定同ISO一樣,允許用蒸汽和空氣進行。由此可見,建立一個什么樣的試驗臺,應用的試驗介質必須嚴格執行一個標準法規。根據多年在建立流阻試驗臺和安全閥熱態性能試驗臺的過程中得到的經驗證明,當用空氣作為介質進行試驗時,應注意其換算方法。
在數據整理的過程中,通過對用空氣和蒸汽所進行的安全閥排放量系數的測試與計算結果,得到其測試數據是很相近的。雖然利用尖銳孔板作為節流元件時,蒸汽的排放量系數較為空氣的排放量系數略小,但其誤差不超過5%。由于安全閥排放部位的結構是介于噴嘴與孔板之間的節流件形式,因此,用空氣作為介質測試安全閥的排放量系數是完全可行的。國外對安全閥的排放能力與試驗壓力的關系進行過研究,其結論是排放能力與試驗壓力偏差不大。
在低于實際工作壓力的壓力下試驗時,由于計算排放能力是應用等熵流量公式,為了方便將介質的絕熱指數K簡化為常數,因而會產生一些偏差。對于這個偏差, ASME 對當壓力在1 500 ~ 3 200p sia(10.5~22.5MPa)之間用過熱蒸汽修正系數給予了修整。同時,ASME明確規定了“應將進行試驗的9個閥門的系數KD 的平均值乘以0.9作為此種形式閥門的排放系數”。這就大大彌補了在試驗過程中的偏差。