安全閥性能參數試驗臺的建立與試驗
經(jīng)過(guò)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(dòng)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(chǎng)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(lái)滿(mǎn)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(mǎn)足上述規定,至少建立以下幾個(gè)適應不同要求的試驗臺。
(1)建立一個(gè)具有能滿(mǎn)足安全閥實(shí)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(jìn)行安全閥的動(dòng)作性能試驗。
(2)由于鍋爐的蒸發(fā)量與蓄壓容器的容量無(wú)直接關(guān)系,在做排量試驗時(shí),需要一個(gè)10～40m3 的蓄壓容器進(jìn)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(gè)冷態(tài)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(shí)間而定。
2、試驗用介質(zhì)
對于鍋爐安全閥,要用干飽和蒸汽進(jìn)行動(dòng)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(jìn)行試驗。而制造廠(chǎng)的出廠(chǎng)檢驗也可用蒸汽試驗,也可用空氣進(jìn)行。其檢查項目為啟跳壓力、回座壓力、行程、密封性以及動(dòng)作特性的重復性能。
3、試驗用壓力
(1)動(dòng)作性能試驗
在試驗設備允許的條件下,可按閥門(mén)的實(shí)際工作壓力進(jìn)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(shí)際整定壓力的39% ～70% ) ,對于亞臨界以上的參數鍋爐的動(dòng)作性能試驗,可借助液壓或啟動(dòng)輔助裝置進(jìn)行整定,但采用這種方法進(jìn)行的試驗不會(huì )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(jìn)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(shí)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(jīng)ASME批準的蒸汽流量實(shí)驗室的最大能力范圍為800p sia (5.6MPa)試驗壓力。實(shí)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(wèn)題
由于各個(gè)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(jìn)行”。日本J IS B8210標準規定同ISO一樣,允許用蒸汽和空氣進(jìn)行。由此可見(jiàn),建立一個(gè)什么樣的試驗臺,應用的試驗介質(zhì)必須嚴格執行一個(gè)標準法規。根據多年在建立流阻試驗臺和安全閥熱態(tài)性能試驗臺的過(guò)程中得到的經(jīng)驗證明,當用空氣作為介質(zhì)進(jìn)行試驗時(shí),應注意其換算方法。
在數據整理的過(guò)程中,通過(guò)對用空氣和蒸汽所進(jìn)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(shí),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(guò)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(zhì)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(guān)系進(jìn)行過(guò)研究,其結論是排放能力與試驗壓力偏差不大。
在低于實(shí)際工作壓力的壓力下試驗時(shí),由于計算排放能力是應用等熵流量公式,為了方便將介質(zhì)的絕熱指數K簡(jiǎn)化為常數,因而會(huì )產(chǎn)生一些偏差。對于這個(gè)偏差, ASME 對當壓力在1 500 ～ 3 200p sia(10.5～22.5MPa)之間用過(guò)熱蒸汽修正系數給予了修整。同時(shí),ASME明確規定了“應將進(jìn)行試驗的9個(gè)閥門(mén)的系數KD 的平均值乘以0.9作為此種形式閥門(mén)的排放系數”。這就大大彌補了在試驗過(guò)程中的偏差。
