1 检验案例
2014 年 5 月，深圳市某使用单位反映：深圳特检院校验的某安全阀在达到整定压力并超过整定压力上偏差允许值，安全阀未起跳。为此，笔者对安全阀重新校验，校验过程中未发现异常，弹簧未作调整，整定压力不变。安全阀重新安装在设备上，达到整定压力后仍未起跳。对此安全阀异常现象笔者进行了原因分析、比对试验并采取了整改措施。
1.1 安全阀技术参数
A42Y-64;DN50; 整定压力 2.40MPa; 使用介质 : 空气。
1.2 安全阀比对试验
安全阀比对试验分三种：现场实跳、校验台校验、型式试验装置检验，试验介质为空气。
1) 现场实跳：整定压力 2.50MPa;
2) 校验台校验：整定压力 2.40MPa;
3) 型 式 试 验 装 置 检 验： 整 定 压 力2.51MPa。
针对以上整定压力出现的偏差，我们对其定义、判定方法及比对试验进行了原因分析，具体如下。
2 整定压力定义及判定方法
2.1 整定压力定义
GB/T 12241200 5《安全阀一般要求》、GB/T 12242200 5《压力释放装置性能试验规范》及 TSG ZF 001200 6《安全阀安全技术监察规程》定义安全阀的整定压力是指安全阀在运行条件下开始开启的预定压力，是在阀门进口处测量的表压力。在该压力下，按规定的运行条件由介质压力产生的使阀门开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。
可以看出，规程、标准给出其定义，并没有给出具体的判定方法。具体而言，在介质压力产生的使阀门开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡时，阀瓣是否离开阀座未作界定。
2.2 前泄的定义
API RP 57 6《泄压装置的检查》，提出了两个不同压力的概念：
开启压力：存在可测量的阀瓣开启高度或泄放流体变为连续时的进口静压力，可由视觉、触觉或听觉感知;
整定压力：操作条件下泄放阀调整到开始开启时的进口表压;
前泄：开启前，发生在低于整定压力的进口静压而存在于阀座与阀瓣间可压缩流体的可以听见或看见的泄漏。
以上可以看出：泄压装置的动作可以分为前泄和开启，开启压力即为整定压力;同时，开启、整定压力有明确、客观的判定方法：存在可测量的阀瓣开启高度。
2.3 整定压力的判定
目前，国内各特种设备检验机构对安全阀整定压力的判定方法一般有两种：压力曲线拐点判定法或听声音法。国内安全阀型式试验机构都通过激光测量阀杆位移来判定安全阀的整定压力;国外安全阀检验机构及制造厂(如美国国家锅炉压力容器委员会压力释放部门 NBBI、美国 GE 能源集团梅索尼兰康索里德公司等)对安全阀整定压力的判定方法是阀杆的直线位移测量，其本质上也为开高(阀瓣)位移测量。《压力释放装置 性能试验规范》对开高测量仪表的技术要求为：开高测量仪表的分辨率应不低于0.02mm，考虑到仪表允许误差，国内安全阀型式试验机构一般把阀瓣开启高度达到 0.03mm 时阀门进口表压设为开启压力，即为整定压力。
2.4 校验台校验的整定压力判定
安全阀校验整定压力的操作步骤是：缓慢升高安全阀进口压力，当达到预定整定压力时，阀瓣微微开启，排出一定量气体，由于安全阀下储气罐储气量有限，校验台上压力表急剧下降，压力表指针所达到最大值即为安全阀整定压力。当然，判定时也应结合安全阀发出的声音。
2.5 安全阀型式试验开高位移判定法
测量阀杆位移判定安全阀的整定压力需要在有一定试验容积的试验容器上进行，其操作步骤是：缓慢升高安全阀进口压力即试验容器压力，当达到预定整定压力 90 %时，安全阀可能产生泄漏现象，也可能不产生泄漏现象，即使安全阀产生了泄漏现象，只要阀瓣未出现位移，此时压力不判定为整定压力而判断为前泄。由于试验容器容积足够大，同时在保持一定阀门进气开度情况下，试验容器压力会继续缓慢升高，当达到预定压力时，阀瓣出现位移，阀杆开高出现可辨位移(阀瓣开启高度达到 0.03mm)，此时安全阀进口压力判定为整定压力。
3 原因分析
一般知识与经验告诉大家：整定压力与弹簧松紧有关，排放压力、开启高度及回座压力与调节圈位置有关。但在实际工作中，整定压力也与调节圈位置有关，具体分析如下。
3.1 全启式安全阀调节圈工作原理
调节圈是全启式安全阀的重要部件之一，调节圈分上调节圈和下调节圈，有的厂家甚至有两个以上调节圈，利用调节圈对排放压力、回座压力及阀门开启高度进行调整。下调节圈工作原理如图 2 所示。通常下调节圈安装在阀座上部。阀座调节圈(下调节圈，也称助跳环)用来改变阀瓣与调节圈之间通道的大小，从而改变阀门初始开启时在阀瓣与调节圈之间腔室内压力积聚的大小。升高阀座调节圈时，压力积聚的程度大，阀门能突然急速开启。
符合阀瓣与调节圈间歇设计要求的安全阀工作时，当安全阀出现前泄，阀瓣与调节圈之间腔室内压力积聚达到一定程度，阀瓣会升高，存在可测量的阀瓣开启高度，安全阀开启。
但在实际工作中，由于阀瓣与调节圈之间间歇过大(下调节圈位置过下)，当阀瓣出现前泄，它们之间腔室内压力积聚的太小，未存在可测量的阀瓣开启高度，此时，安全阀进口压力继续升高，直至前泄量增大，腔室内积聚的压力增大，阀瓣会升高，存在可测量的阀瓣开启高度，安全阀开启。从以上分析可以看出：在一定设备技术条件下，下调节圈位置朝下，整定压力升高;下调节圈位置朝上，整定压力下降。这里一定设备技术条件是指：
1)调节圈位置不符合设计要求;
2)安全阀下容器容积过小。
3.2 整定压力误差分析
为查明问题原因，笔者未对安全阀作任何调整，在校验台、型式试验装置及现场实跳进行比对，进行整定压力误差分析。
3.2.1 安全阀校验台校验误差
该安全阀校验采用整定压力曲线拐点法判定。操作人员缓慢升高安全阀进口压力，当达到预定整定压力 2.40MPa 时，阀瓣微微开启，由于安全阀下储气罐储气量有限，校验台上压力表达到 2.40MPa 后急剧下降，安全阀整定压力即为 2.40MPa。由于安全阀调节圈位置不当，阀座和阀瓣间无法积聚足够的能量，安全阀开启时未发出砰的声音。
3.2.2 安全阀型式试验的开高位移判定法
该试验在安全阀型式试验装置上进行，试验容器容积 3.5m, 储气罐容积 7.5m，测量介质为空气。在缓慢升压过程中，在 2.40MPa 时该安全阀没有阀瓣动作声音，但有明显气流出来的声音，阀杆开高显示为零;继续升压至 2.51MPa 时，出现 0.1mm 的开高显示，随后阀瓣离开阀座并发出砰的声音，从开高曲线上找出曲线拐点处对应压力值为 2.51MPa。经过 3 次试验，过程与结果均一致，检验人员判定安全阀整定压力为 2.51MPa。
3.2.3 现场实跳
安装现场为在用压力容器，使用介质为空气，温度为常温。安全阀安装在 6m 高处。为精确测量，笔者在现场安装脚手架作为检测、观测平台。 升压过程中，当达到预定整定压力2.40MPa时，安全阀出现前泄。但由于设备安装位置离地面较远，地面操作无法感知，观测平台校验人员可观测。继续升压，当达到 2.50MPa 时，安全阀突然开启，正常排放。检验人员判定安全阀整定压力为 2.50MPa。
3.2.4 原因分析
1)从以上比对试验可看出，对同一只安全阀，由于日常检验中的安全阀校验台的试验容器、储气罐容积一般不能满足《安全阀安全技术监察规程》的要求，当安全阀规格较大，出现允许范围内的泄漏或前泄，误把允许范围内泄漏或前泄时的静压力判定为整定压力。2)调节圈位置不当，安全阀阀瓣不能达到规定开启高度。
3.2.5 分析结果的试验验证
经安全阀解体后，发现调节圈位置在可调整位置范围中间以下，具体位置为：下调节圈与阀瓣并圈后下行 2 圈。
为验证分析结果，笔者用此安全阀在型式试验装置上，在弹簧预紧量不变的情况下，针对不同调节圈位置，进行整定压力的比对试验，其结果如下：
1)调节圈位置为并圈后下行 2/3 圈，整定压力2.41MPa。
2)调 节圈位 置为并圈后下行 1 圈，整定压力2.44MPa。
3)调节圈位置为并圈后下行 3/2 圈 , 整定压力2.48MPa。
4)调节圈位置为并圈后下行 2 圈，整定压力 2.53 MPa。
以上试验结果验证了前面的理论分析，可以看出：
下调节圈位置朝下，整定压力升高;下调节圈位置朝上，整定压力下降。
3.2.6 问题的处理
经多方研究，确定合适的调节圈位置为并圈后下行 1 圈，同时，在校验台上调松弹簧，安全阀定压2.40MPa，并重新进行比对试验。三次试验结果整定压力都为 2.40MPa。
值得注意，在安全阀校验台校验时，安全阀开启应发出砰的声音。但是，这里并不是强调发出砰的声音是安全阀校验方法正确的标志。整定压力正确与否应与现场实跳为准。
4 建议
1)调节圈位置是安全阀重要的技术参数之一，在上世纪 90 年代的安全阀型式试验报告中明确记录调节圈的位置，以方便试验结果的重现。因此，建议在《安全阀安全技术监察规程》的安全阀出厂资料中明确要求标注调节圈的位置。
2)日常校验无法采用开高位移判定法而采用压力曲线拐点判定法时，应确保安全阀校验台试验容器、储气罐容积满足《安全阀安全技术监察规程》的要求，以确保消除因允许范围内泄漏或前泄所造成的影响。
3)对于安全阀规格较大的、校验过程中未出现阀瓣离开阀座发出砰声音的，为消除允许范围内泄漏或前泄的影响，安全阀安装使用后，应进行升压实跳试验。
参考文献：
[1] TSG ZF0012006《安全阀安全技术监察规程》[S].
[2] GB/T 122432005《弹簧直接载荷式安全阀》[S].
