根據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督局鍋爐壓力容器監(jiān)察局頒布的《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定：“在用鍋爐的安全閥每年至少應(yīng)校驗(yàn)一次” ；《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》（（ DL612-1996）9.1.13）規(guī)定：“鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經(jīng)檢修后，都應(yīng)校驗(yàn)安全閥的起座壓力”，（并明確規(guī)定“規(guī)程監(jiān)察范圍：f）熱力系統(tǒng)壓力容器：高、低壓加熱器、除氧器、各類擴(kuò)容器等”；國(guó)家電力公司頒布的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》規(guī)定：“各種壓力容器安全閥應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)和排放試驗(yàn)”。這些規(guī)定都十分明確了對(duì)電站安全閥的定期校驗(yàn)工作。
電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》（ DL612-1996）9.1.13對(duì)儀器校驗(yàn)安全閥有明確規(guī)定：“純機(jī)械彈簧式安全閥可采用液壓裝置進(jìn)行校驗(yàn)調(diào)整，一般在75%～80%額定壓力下進(jìn)行。經(jīng)液壓裝置調(diào)整后的安全閥，應(yīng)至少對(duì)最低起座值的安全閥進(jìn)行實(shí)際起座復(fù)核。”
1 安全閥的檢驗(yàn)方法目前，電力系統(tǒng)的安全閥校驗(yàn)普遍采用的方法有離線測(cè)量和在線測(cè)量?jī)煞N。
離線測(cè)量需要在設(shè)備停車時(shí)拆下安全閥送到檢驗(yàn)臺(tái)上，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，且該種測(cè)量方法不能解決溫度對(duì)安全閥開啟壓力的影響，而對(duì)一些不可拆下的安全閥（如焊接閥等）更是無(wú)能為力。在線測(cè)量又分為實(shí)跳測(cè)量和儀器測(cè)量?jī)煞N。實(shí)跳測(cè)量會(huì)對(duì)安全閥造成不必要的傷害，并且噪聲污染和測(cè)量時(shí)的安全性問題已越來(lái)越引起人們的重視，一九九九年七月九日遼寧省錦州發(fā)電廠在安全閥校驗(yàn)時(shí)五死三傷的慘劇應(yīng)該不會(huì)忘記。
儀器測(cè)量方式是目前較為先進(jìn)且普遍采用的方法，如英國(guó)FURMANITE公司于八十年代研制的TREVITEST的實(shí)用產(chǎn)品。該儀器以風(fēng)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)液壓泵為動(dòng)力源，采用二通道筆試記錄儀配合傳感器作為測(cè)量記錄單元。所記錄的安全閥開啟過程外加力變化曲線，由操作者人工判別特征點(diǎn)，通過手工計(jì)算出最終結(jié)果整個(gè)測(cè)量過程均需人工參與，故測(cè)量結(jié)果的一致性受人為因素影響很大，測(cè)量精度不能保證。此外，該種儀器的價(jià)格昂貴（2000年報(bào)價(jià)達(dá)125萬(wàn)元），難以在國(guó)內(nèi)推廣。日美等國(guó)的安全閥生產(chǎn)廠家在九十年代隨后也相繼開發(fā)了類似產(chǎn)品，但此類產(chǎn)品僅可用于自己廠家生產(chǎn)的安全閥，對(duì)國(guó)產(chǎn)和其他廠家安全閥就顯得無(wú)能為力。九十年代起，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)部分仿制型，在技術(shù)上并無(wú)太大突破，仍然存在測(cè)量一致性差、測(cè)量精度低的缺點(diǎn)。
NSH系列安全閥在線定壓儀系由北京邦備機(jī)電技術(shù)有限公司及北京勞動(dòng)安全技術(shù)裝備中心研制開發(fā)的新型便攜式儀器，其基本工作原理等同于英國(guó)FURMANITE的TREVITEST安全閥檢測(cè)系統(tǒng)，并在設(shè)計(jì)工藝上有重大突破。NSH安全閥在線定壓儀是校驗(yàn)電站安全閥的新型專利產(chǎn)品，勞動(dòng)部鍋爐壓力容器監(jiān)察局、電站閥門標(biāo)委會(huì)推薦產(chǎn)品，此產(chǎn)品經(jīng)過中國(guó)計(jì)量科學(xué)院檢測(cè)合格。目前，該儀器已在全國(guó)五十多電廠的安全閥校驗(yàn)中應(yīng)用，經(jīng)實(shí)踐證明，此儀器在設(shè)NSH安全閥在線校驗(yàn)儀可在機(jī)組停運(yùn)或運(yùn)行的情況下，僅需2-5秒開啟時(shí)間可完成對(duì)安全閥進(jìn)行在線性能檢測(cè)和工作參數(shù)檢測(cè)，也可對(duì)經(jīng)檢測(cè)不合格的安全閥進(jìn)行在線整定，可以測(cè)量和記錄安全閥的開啟壓力和安全閥所在位置系統(tǒng)介質(zhì)壓力等參數(shù)。
2 設(shè)計(jì)原理
彈簧安全閥的開啟、關(guān)閉動(dòng)作是依靠其進(jìn)口端的介質(zhì)壓力變化和彈簧預(yù)緊力來(lái)使閥芯自動(dòng)開啟及關(guān)閉。當(dāng)介質(zhì)壓力（內(nèi)壓）升高到提升力比彈簧預(yù)緊力大時(shí)，閥芯克服彈簧預(yù)緊力自動(dòng)開啟，泄放多余的介質(zhì)，使內(nèi)壓下降，又由于彈簧力的作用，當(dāng)內(nèi)壓降至安全值時(shí)，閥芯自動(dòng)關(guān)閉，泄放停止。
根據(jù)這個(gè)原理，可以設(shè)想，在線（又稱熱態(tài)）測(cè)量或調(diào)整安全閥時(shí)，如果由外部提供一個(gè)向上的附加力，則當(dāng)介質(zhì)壓力與這個(gè)附加力的總和剛剛克服彈簧預(yù)緊力時(shí)，閥芯同樣也會(huì)開啟，甚至在沒有介質(zhì)作用的離線（又稱冷態(tài)）條件下，單獨(dú)由外部附加力克服彈簧預(yù)緊力時(shí)，閥芯也可開啟，圖一清楚地表示了這種力的平衡關(guān)系。
很明顯，我們可以看出，閥芯開啟的條件為：
FT＝FW＋PＬ×S
其中： FT——彈簧預(yù)緊力
FW——外部附加力
PL—— 介質(zhì)作用壓力
S——安全閥密封面面積
則開啟壓力Ｐ為：P＝PL＋FW／S
當(dāng)冷態(tài)時(shí)，Ｐ＝FW／Ｓ
顯然，如果能夠準(zhǔn)確地測(cè)定附加外力FW，就可以根據(jù)已知的閥芯面積S和系統(tǒng)工作壓力，很容易地求得安全閥的開啟壓力P。這即為安全閥在線測(cè)試技術(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)和原理。
3 技術(shù)依據(jù)
根據(jù)對(duì)彈簧安全閥開啟動(dòng)作特性的分析，可以得出：在外加力FW的作用下，一個(gè)安全閥從關(guān)閉到開啟，再由開啟到關(guān)閉的全過程中，外附加力FW的變化規(guī)律,當(dāng)附加力從零逐步增加，與內(nèi)壓力PL×S之和正好為彈簧預(yù)緊力時(shí)，閥門微啟，增大了介質(zhì)作用面積Ｓ，使得用來(lái)克服彈簧預(yù)緊力的內(nèi)壓作用力急劇增大，其結(jié)果在瞬間減小了外附加力。從而出現(xiàn)第一個(gè)特征峰Ａ。當(dāng)外附加力逐漸減小而達(dá)到關(guān)閉點(diǎn)時(shí)，由于介質(zhì)作用面積忽然減小，為保持力的平衡關(guān)系，此時(shí)，外附加力會(huì)出現(xiàn)瞬間回升現(xiàn)象，即第二個(gè)特征峰點(diǎn)Ｂ。上述兩個(gè)特征峰點(diǎn)Ａ和Ｂ是在線條件下檢測(cè)安全閥開啟壓力、回座壓力的技術(shù)依據(jù)。
當(dāng)閥門未打開前，外附加力克服閥芯靜態(tài)剛性力，當(dāng)達(dá)到開啟點(diǎn)以后，外附加力改為克服彈簧的彈性力，兩者隨時(shí)間變化的斜率不同，從而出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)C，同樣情況，在閥門關(guān)閉時(shí)也會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)拐點(diǎn)D。這兩個(gè)拐點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)閥門的開啟和回座，正是冷態(tài)時(shí)測(cè)試閥門開啟、回座壓力的技術(shù)依據(jù)。從以上分析不難看出，安全閥在線測(cè)試技術(shù)的關(guān)鍵在于如何正確迅速地找到對(duì)應(yīng)開啟的特征點(diǎn)。
4 系統(tǒng)構(gòu)成
在線檢測(cè)系統(tǒng)由機(jī)械夾具、液壓動(dòng)力單元和數(shù)據(jù)采集處理單元三大部分組成，彼此相對(duì)獨(dú)立，由兩條10米長(zhǎng)的液壓軟管和兩條10米長(zhǎng)的五芯屏蔽電纜互相聯(lián)成一個(gè)完整的安全閥測(cè)試系統(tǒng)。它具有體積小、重量輕、組件模塊化、設(shè)備計(jì)算機(jī)化、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠等顯著特點(diǎn)，性能在許多方面都超過國(guó)外同類儀器水平。
4.1夾具：保證對(duì)待測(cè)安全閥實(shí)施夾持定位，為液壓動(dòng)力單元提供施加外力的環(huán)境，采用組合式結(jié)構(gòu)，拆卸十分方便。（見圖三）
4.2液壓動(dòng)力單元：提供可調(diào)節(jié)的液壓輸出和流量，最大輸出10MPa，最大提升力為50KN，用以控制外加的提升力和提升速度。
4.3 數(shù)據(jù)處理單元：它是測(cè)試系統(tǒng)的核心，直接決定系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。
其中，力傳感器采用輪輻式結(jié)構(gòu)，靈敏度極高，精度可達(dá)到0.05% ，壓力傳感器采用高溫型傳感器，工作溫度可達(dá)200~250度。兩種傳感器均為高輸出式，內(nèi)藏放大器，其線性度、重復(fù)性和抗干擾能力極強(qiáng)。
測(cè)試系統(tǒng)采用了二通道低增益，高精度放大電路，智能化A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集電路，可同時(shí)采集力、壓力二個(gè)參數(shù)，核心部分選用目前市場(chǎng)上先進(jìn)的筆記本電腦（CPU PⅢ600），可繪制曲線并打印測(cè)試結(jié)果，具有漢字化的人機(jī)對(duì)話功能，各測(cè)量通道的數(shù)據(jù)均可在屏幕上顯示，在超量程的情況下，確保系統(tǒng)和安全閥的安全，全部硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于維修和調(diào)試。
另外，為保證主機(jī)能在50℃的高溫環(huán)境下正常連續(xù)的工作，特別設(shè)計(jì)了輔助配套設(shè)備——電腦低溫工作臺(tái)。
操作步驟
選擇被測(cè)試安全閥，根據(jù)系統(tǒng)安裝圖可方便地完成NSH部件的安裝和連接；在計(jì)算機(jī)主控窗口上單擊“裝入?yún)?shù)”選定被測(cè)安全閥；選擇壓力傳感器測(cè)量方式，輸入基礎(chǔ)壓力值；核對(duì)無(wú)誤后，單擊“再線定壓”，此時(shí)系統(tǒng)提示：“正在測(cè)試！請(qǐng)等待！”打開液壓?jiǎn)卧娫撮_關(guān)至“開啟”位置，調(diào)整“系統(tǒng)壓力調(diào)整”旋鈕至計(jì)算機(jī)指示“所需油壓”值；將換向控制旋鈕旋至“提升”位置，使油缸活塞帶動(dòng)被測(cè)閥的閥桿向上移動(dòng)；通過觀察閥桿上升或聽到介質(zhì)排泄的聲音，確定閥已開啟后，將換向控制旋鈕旋回“復(fù)位”位置，關(guān)閉電源；計(jì)算機(jī)將自動(dòng)進(jìn)入結(jié)果顯示窗體，顯示測(cè)試曲線、測(cè)試時(shí)間、開啟壓力、調(diào)整高度等參數(shù)；根據(jù)計(jì)算機(jī)提示的調(diào)整高度，調(diào)節(jié)定壓螺母；單擊“退出”鈕，重新起動(dòng)測(cè)試程序，得出新的測(cè)試曲線和結(jié)果。反復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至開啟壓力和整定壓力相差不大于“測(cè)量允許誤差” 時(shí)，此時(shí)計(jì)算機(jī)顯示“調(diào)節(jié)完畢”，表示測(cè)量結(jié)束。
5 誤差分析
根據(jù)選用MSC—5101采樣器、傳感器的精度以及放大器設(shè)計(jì)精度，測(cè)試系統(tǒng)開啟壓力度量誤差分析如下。
其中：f——物理量（力、壓力）
V1V2——中間電量
N——數(shù)字量（力、壓力）
K1、K2、K3——各級(jí)轉(zhuǎn)換系數(shù)
由：； ；
所以：
按誤差傳遞理論，絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差分別為：
代入實(shí)際偏差量：
（力傳感器最大誤差） 精度0.05%
（壓力傳感器最大誤差）精度0.2%
（放大器誤差）
（A/D轉(zhuǎn)換器最大誤差）
因而，可以求得提升力和壓力的相對(duì)誤差分別為：
根據(jù)開啟壓力計(jì)算公式：
其中：P——開啟壓力
PL——系統(tǒng)內(nèi)壓
A——閥門密封面積
f——附加外力
從而可以得出開啟壓力的相對(duì)誤差為：
由此可以看出，開啟壓力的相對(duì)誤差不僅和附加力、系統(tǒng)內(nèi)壓有關(guān)，而且與密封面積有關(guān)， 就一般而言，安全閥密封面積在20~125cm2，通過計(jì)算分析，可以得出：
6 軟件設(shè)計(jì)、功能及特點(diǎn)
測(cè)試系統(tǒng)采用了功能較強(qiáng)的筆記本計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理器，經(jīng)過前后六年多的近千次試驗(yàn)、修改，該系統(tǒng)配備了一整套功能較強(qiáng)的軟件系統(tǒng)。
其主要功能和特點(diǎn)：
6.1預(yù)置工作參數(shù)和儀器檢測(cè)狀態(tài)，整個(gè)預(yù)置過程均為漢字人機(jī)對(duì)話形式，快捷、便利，并且可根據(jù)被測(cè)閥門的工況條件事先計(jì)算出系統(tǒng)應(yīng)提供的液壓提升力，保證被測(cè)閥安全。
6.2數(shù)據(jù)采集和數(shù)字濾波功能，數(shù)據(jù)采集軟件可讓用戶根據(jù)不同閥門、不同工況條件選擇不同的采樣時(shí)間，減少雜散信號(hào)干擾，保證測(cè)試曲線的平滑完好。
6.3繪制測(cè)試曲線，可以根據(jù)測(cè)試的力、壓力以各種不同顏色繪制出整個(gè)測(cè)試過程曲線。
6.4據(jù)處理及結(jié)果打印，根據(jù)被測(cè)閥的工藝參數(shù)和工況條件，自動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法計(jì)算出開啟壓力、回座壓力、開啟高度等測(cè)量結(jié)果，并且可自動(dòng)進(jìn)行多種修正。如：對(duì)內(nèi)壓變化的修正、對(duì)低壓狀態(tài)的修正、對(duì)微起閥的修正。根據(jù)開啟高度和內(nèi)壓值對(duì)回座壓力值的修正等，最終以漢字形式打印出測(cè)試結(jié)果。
6.5閥門整定壓力的調(diào)整方法提示軟件，可以提示用戶先進(jìn)行單位增量調(diào)整，然后根據(jù)測(cè)量值的變化量經(jīng)邏輯判斷和線性處理，以漢字形式指示用戶定量調(diào)整定壓螺母，調(diào)整后經(jīng)再次測(cè)量，二級(jí)近似和處理后指示精確調(diào)整值，直至滿足整定壓力值為止。
