安全阀性能参数试验台的建立与试验

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司 作者:庞秀伟

        经过对上面所介绍的安全阀试验项目以及规定的研究分析(安全阀的动作性能试验和排量试验),虽然ISO和ASME 标准的规定在某些方面有一些不同,但根据安全阀试验所需的基本要求,考虑到我国的具体国情以及国内安全阀的使用厂家,应以美国标准ASME为基础,建立以以下参数为基准的试验台,来满足国内安全阀试验与研究的需要。

1、适应不同要求的试验台

        为满足上述规定,至少建立以下几个适应不同要求的试验台。

        (1)建立一个具有能满足安全阀实际设计压力的高参数、蓄压容器在2~5m3 的小容量的蒸汽试验台。进行安全阀的动作性能试验。

        (2)由于锅炉的蒸发量与蓄压容器的容量无直接关系,在做排量试验时,需要一个10~40m3 的蓄压容器进行排量试验。

        (3)为了降低试验费用,在标准允许的情况下,建立一个冷态空气试验台,蓄压罐的容积视安全阀的规格以及在整定压力下kg/ s和排放时间而定。

2、试验用介质

        对于锅炉安全阀,要用干饱和蒸汽进行动作性能试验的试验,排汽能力(排放系数)的试验可用干饱和蒸汽,也可用空气或其他气体进行试验。而制造厂的出厂检验也可用蒸汽试验,也可用空气进行。其检查项目为启跳压力、回座压力、行程、密封性以及动作特性的重复性能。

3、试验用压力

(1)动作性能试验

        在试验设备允许的条件下,可按阀门的实际工作压力进行整定,一般其设计压力P = 18MPa,也可以在较低的压力(一般为实际整定压力的39% ~70% ) ,对于亚临界以上的参数锅炉的动作性能试验,可借助液压或启动辅助装置进行整定,但采用这种方法进行的试验不会得到回座压力,那么要想得到真正的启闭压差,只能在有足够容量的试验台上进行。

(2)排量试验

        对于安全阀的排量试验, ASME Code Sec1 ⅧUG - 131规定了具体的试验压力“排放量认证试验时的压力不得比整定压力大3%或2p si (15kPa) ,取两者中的较大值。应将安全阀或安全泄放阀的回座压差调整到不大于整定压力的4% ⋯⋯”。但有些资料介绍,美国经ASME批准的蒸汽流量实验室的最大能力范围为800p sia (5.6MPa)试验压力。实际应用的试验压力全部在700p sia ( 4.9MPa) 压力以下,大多数在较低压力100p sia ( 0.7MPa)下测量流量。由此,排量试验台的试验压力的设计压力为215MPa较为合适。

(3)建立试验台应注意的问题

        由于各个标准对试验台的要求不同,如ASME规定的排量试验“应使用干饱和蒸汽”, ISO标准规定排量试验除用蒸汽以外,还可以用空气或其他气体,ASME Code Sec. Ⅷ UG - 131 ( b) ( 1)也规定了“可压缩流体泄压阀排量的认证,应采用干饱和蒸汽、空气或气体进行”。日本J IS B8210标准规定同ISO一样,允许用蒸汽和空气进行。由此可见,建立一个什么样的试验台,应用的试验介质必须严格执行一个标准法规。根据多年在建立流阻试验台和安全阀热态性能试验台的过程中得到的经验证明,当用空气作为介质进行试验时,应注意其换算方法。

        在数据整理的过程中,通过对用空气和蒸汽所进行的安全阀排放量系数的测试与计算结果,得到其测试数据是很相近的。虽然利用尖锐孔板作为节流元件时,蒸汽的排放量系数较为空气的排放量系数略小,但其误差不超过5%。由于安全阀排放部位的结构是介于喷嘴与孔板之间的节流件形式,因此,用空气作为介质测试安全阀的排放量系数是完全可行的。国外对安全阀的排放能力与试验压力的关系进行过研究,其结论是排放能力与试验压力偏差不大。

        在低于实际工作压力的压力下试验时,由于计算排放能力是应用等熵流量公式,为了方便将介质的绝热指数K简化为常数,因而会产生一些偏差。对于这个偏差, ASME 对当压力在1 500 ~ 3 200p sia(10.5~22.5MPa)之间用过热蒸汽修正系数给予了修整。同时,ASME明确规定了“应将进行试验的9个阀门的系数KD 的平均值乘以0.9作为此种形式阀门的排放系数”。这就大大弥补了在试验过程中的偏差。

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