孫 琦 韓 笑 郝瑩瑩
(1.深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院 深圳 518029)
(2.中海石油(中國)有限公司深圳分公司白云天然氣作業(yè)公司 深圳 518000)
(3.中國環(huán)球工程公司新疆分公司 烏魯木齊 830000)
安全閥安全使用存在部分問題分析
孫 琦1韓 笑2郝瑩瑩3
(1.深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院 深圳 518029)
(2.中海石油(中國)有限公司深圳分公司白云天然氣作業(yè)公司 深圳 518000)
(3.中國環(huán)球工程公司新疆分公司 烏魯木齊 830000)
本文從安全閥型式試驗及日常使用監(jiān)管的角度出發(fā),針對目前我國安全閥安全使用現(xiàn)狀提出不同的看法,具體如:安全閥在制造環(huán)節(jié)的超范圍生產(chǎn)問題;安全閥校驗條件與現(xiàn)場使用的條件的不同;安全閥的生產(chǎn)、使用監(jiān)管的部分環(huán)節(jié)的脫節(jié)或缺失,使安全閥產(chǎn)品質(zhì)量安全隱患凸顯。對此,本文根據(jù)多年來安全閥的型式試驗及使用監(jiān)管的體會,提出了安全閥推行分類管理、關(guān)鍵設(shè)備用安全閥增加檢測項目等解決方法,以供廣大特種設(shè)備從業(yè)人員共同討論!
安全閥 型式試驗 整定壓力 回座壓力 開啟高度
安全閥是承壓類特種設(shè)備重要的安全附件之一,安全閥的安全使用對鍋爐、壓力容器以及壓力管道的安全使用至關(guān)重要。為此,我們國家相關(guān)監(jiān)管部門在安全閥的制造環(huán)節(jié)實行制造許可制,使用環(huán)節(jié)針對不同的特種設(shè)備種類在相關(guān)的安全技術(shù)規(guī)范中作出明確具體的技術(shù)監(jiān)管要求。通過設(shè)計、制造、檢驗及使用過程的全方位監(jiān)管,以確保安全閥的使用安全。安全閥使用狀況總體上講是滿足特種設(shè)備安全生產(chǎn)需要的,但是,隨著社會的發(fā)展、科技的進步,對安全閥安全生產(chǎn)監(jiān)管的要求越來越高,新形式、新變化促使大家不斷思考、不斷改變,以應(yīng)對安全生產(chǎn)的需要。
深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院是國內(nèi)三家安全閥型式試驗單位之一,同時,作為一個綜合類的檢驗機構(gòu),還是鍋爐、壓力容器、壓力管道以及安全閥校驗的法定檢驗機構(gòu)。因此,作為國內(nèi)一家既是安全閥型式試驗單位,也是鍋爐、壓力容器、壓力管道以及安全閥校驗的法定檢驗機構(gòu),他們對安全閥設(shè)計、制造、檢驗及使用過程的全過程都參與了監(jiān)管。經(jīng)過多年的工作實踐,從型式試驗及日常使用監(jiān)管的角度出發(fā),筆者對我國安全閥安全使用現(xiàn)狀有不同角度的看法。對此,本文將予以闡述。
多年以來,由安全附件特別是安全閥所引起的特種設(shè)備事故有好多,在相關(guān)的事故調(diào)查中筆者發(fā)現(xiàn)一般多定性為使用環(huán)節(jié)造成。在安全閥全過程的監(jiān)管中,其他環(huán)節(jié)是否就滿足安全使用的要求,對此,筆者從設(shè)計、制造、檢驗及使用過程全方位進行思考,從不同的角度分析存在的問題,以確保特種設(shè)備的安全生產(chǎn)。
1.1 安全閥在制造環(huán)節(jié)的超范圍生產(chǎn)問題
在安全閥的制造環(huán)節(jié)實行制造許可制時,監(jiān)管機構(gòu)是通過允許生產(chǎn)安全閥的種類、最大公稱壓力及最大公稱通徑等指標來限定生產(chǎn)許可范圍的。就最大公稱通徑指標來說,目前國內(nèi)安全閥監(jiān)管針對安全閥最大公稱通徑根據(jù)《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[1]是這樣規(guī)定的:型式試驗證書允許最大公稱通徑覆蓋范圍為2倍試驗樣品公稱通徑。
目前,國內(nèi)型式試驗閥門樣品通徑最大能力如下:
1)蒸汽介質(zhì)(目前僅深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院實驗室具備蒸汽介質(zhì)試驗?zāi)芰Γ┍辉嚢踩y最大公稱通徑≤150mm;
2)空氣介質(zhì)被試安全閥最大公稱通徑≤200mm;
這樣,目前國內(nèi)安全閥廠家具備生產(chǎn)許可范圍應(yīng)為:蒸汽介質(zhì)安全閥最大公稱通徑≤300mm;空氣介質(zhì)安全閥最大公稱通徑≤400mm。
2011年,筆者參加了國家質(zhì)檢總局特設(shè)局組織的《2011年氣瓶和壓力管道元件制造單位監(jiān)督抽查》。監(jiān)督抽查中發(fā)現(xiàn)江蘇、浙江兩家國內(nèi)著名安全閥生產(chǎn)廠家在其產(chǎn)品廣告的宣傳材料中出現(xiàn)超型式試驗許可的安全閥介紹,在其生產(chǎn)車間有生產(chǎn),廠家介紹為試制。由于社會發(fā)展的需要,有大口徑安全閥的需要。但是,由于型式試驗?zāi)芰Φ闹萍s,目前尚不具備條件。對此,相關(guān)監(jiān)管部門在2015年專門組織專家解決此問題,但時至今日尚無相關(guān)法規(guī)、標準及文件對此進一步作出規(guī)定。
這樣,從安全閥使用情況來看,存在有一定數(shù)量的在用及銷售公稱通徑超過以上規(guī)定的安全閥。顯然,這些安全閥就不在許可范圍內(nèi)。
但是,在使用環(huán)節(jié)的監(jiān)管,大家只關(guān)注安全閥廠家是否有制造許可證,由于法規(guī)未對檢驗過程有型式試驗資料審查的要求,是否在最大公稱通徑指標超范圍生產(chǎn)就不能發(fā)現(xiàn)。
同樣,在介質(zhì)的許可范圍也存在類似問題。安全閥的使用介質(zhì)分為:蒸汽、氣體及液體。同一只安全閥,使用不同的介質(zhì),其試驗的方法與檢驗的合格指標都不同。以A48型全啟式安全閥為例,如果安全閥銘牌上使用介質(zhì)標注為蒸汽和空氣介質(zhì),那型式試驗中動作性能就應(yīng)分別采用蒸汽和空氣介質(zhì)進行試驗;檢驗的合格指標以回座壓力(使用在壓力容器上)為例:蒸汽介質(zhì)≥90%整定壓力;氣體介質(zhì)≥85%整定壓力。顯然,蒸汽介質(zhì)安全閥的使用要求是高于氣體介質(zhì)安全閥的。但是,許多廠家未進行蒸汽介質(zhì)安全閥型式試驗或進行了試驗但不合格,僅在氣體介質(zhì)安全閥型式試驗合格后,取得氣體介質(zhì)安全閥制造許可。但是,在取證后生產(chǎn)的安全閥銘牌上,安全閥生產(chǎn)廠家因市場的需要,銘牌上不是僅標注氣體介質(zhì),而是標注蒸汽和氣體介質(zhì)。同樣,由于法規(guī)未對檢驗過程有型式試驗資料審查的要求,是否在使用介質(zhì)的超范圍生產(chǎn),同樣也不能發(fā)現(xiàn)。
1.2 安全閥校驗條件與現(xiàn)場使用條件的不同
在使用環(huán)節(jié),大家通過安全閥的定期校驗來確保安全閥在承壓類特種設(shè)備的安全使用。但是,由于使用環(huán)境及使用條件的千差萬別,檢驗手段的相對固定,安全閥校驗方法與安全閥的使用環(huán)境存在一定的差異,這樣的差異是否對安全閥的安全使用造成不良影響值得商榷。
●1.2.1 整定壓力冷熱態(tài)差異
類似于蒸汽介質(zhì)使用的安全閥,由于蒸汽溫度的影響和蒸汽排放過程中發(fā)生了相變,此類安全閥在校驗環(huán)節(jié)與使用環(huán)節(jié)是有差異的。在日常校驗時,很難具備使用蒸汽介質(zhì)作為校驗介質(zhì)。目前,全國的安全閥校驗單位無不例外都采用空氣介質(zhì)來校驗蒸汽用安全閥。這樣,由于溫度對安全閥整定壓力的影響就沒有得到充分的考慮,勢必會造成以下兩個不利影響:
1)溫度對彈簧剛度的影響使冷、熱態(tài)存在整定壓力偏差;
2)由于溫度的影響,閥體及連接件與彈簧膨脹量不同;閥體及連接件呈直線膨脹,彈簧呈螺旋膨脹;閥體及連接件實際膨脹量大于彈簧膨脹量。這樣,冷態(tài)校驗時安全閥彈簧處于壓緊狀態(tài),熱態(tài)使用時,由于閥體及連接件膨脹量大于彈簧膨脹量,安全閥彈簧處于松弛狀態(tài),安全閥整定壓力降低。
以上兩原因造成蒸汽介質(zhì)使用的安全閥采用空氣介質(zhì)用安全閥相同方法校驗后,實際整定壓力會低于校驗壓力。也就是在實際應(yīng)用中,安全閥可能會提前開啟。
●1.2.2 帶附加背壓安全閥的校驗方法
在壓力容器用的部分安全閥中,由于壓力容器使用的介質(zhì)為易燃、易爆和有毒、有害,筆者所采用的安全閥的排放方式為封閉式安全閥,其工作特點是安全閥排放不是排向大氣環(huán)境,而是排放到一個封閉的系統(tǒng)或容器中,這個封閉的系統(tǒng)或容器是帶有一定壓力的。這樣,針對此類安全閥,在日常校驗中,同樣不可能在一個背壓的校驗系統(tǒng)中進行校驗,校驗環(huán)境同樣是大氣環(huán)境下校驗。這樣,由于使用與校驗環(huán)境的不同,也會造成整定壓力的偏差。如文獻[2]所述,會造成實際整定壓力會高于校驗壓力。也就是在實際應(yīng)用中,安全閥可能會延遲開啟,造成壓力容器超壓甚至發(fā)生爆炸等惡性事故。
在國家相關(guān)安全閥標準GB/T 24921.1—2010《石化工業(yè)用壓力釋放閥的尺寸確定選型和安裝》[3]中,針對此問題,為減少排放背壓的對安全閥排放的影響,也提出一些措施予以控制,如針對背壓大于10%整定壓力的環(huán)境,應(yīng)采用平衡式壓力釋放安全閥。但是,類似于氨制冷系統(tǒng)用安全閥,一方面背壓并沒有達到一定要求采用平衡式安全閥;另一方面,背壓環(huán)境對整定壓力又存在一定的影響;同時,由于容器使用的介質(zhì)為易燃、易爆和有毒、有害,要求對安全閥的整定壓力特別關(guān)注,這樣,整定壓力的偏差就讓大家不得不加以重視。近年來,吉林、上海在氨制冷系統(tǒng)中發(fā)生的重特大事故、對人民群眾造成的重大生命財產(chǎn)損失,對此,不得不再次敲響警鐘、關(guān)注此類安全閥的使用安全。
1.3 安全閥的生產(chǎn)、使用監(jiān)管的部分環(huán)節(jié)的脫節(jié)或缺失
●1.3.1 關(guān)鍵技術(shù)指標檢驗的缺失,難保安全閥產(chǎn)品質(zhì)量安全
GB/T 12243—2005《彈簧直接載荷式安全閥》[4]規(guī)定評價安全閥性能的指標有:殼體強度、密封性能、整定壓力、排放壓力、回座壓力、閥桿開啟高度、排放過程機械特性以及排放系數(shù)共8項指標,在安全閥出廠時需進行殼體強度、密封性能、整定壓力3項指標檢測;在使用環(huán)節(jié)特檢機構(gòu)進行檢驗時,根據(jù)《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定,僅進行整定壓力和密封壓力2項指標的測試。這樣安全閥非常重要的5個指標就從其設(shè)計到報廢都不進行檢測,其可靠性可以想象。
以安全閥閥桿開啟高度為例,當閥桿開高不夠,安全閥不能達到全排放狀態(tài),安全閥排放量就達不到設(shè)計要求,承壓特種設(shè)備就會發(fā)生超壓甚至爆炸等惡性事故。尤其是大型電站鍋爐、高危介質(zhì)壓力容器用安全閥尤為重要。但是,類似于開高這些關(guān)鍵技術(shù)指標檢驗的缺失,使安全閥產(chǎn)品質(zhì)量安全難以保證。
近年來,深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院受廣東省質(zhì)監(jiān)局的委托進行了廣東省安全閥產(chǎn)品質(zhì)量抽查。樣品抽查范圍為廣東省省內(nèi)銷售領(lǐng)域,檢驗項目主要為:密封性能、整定壓力、排放壓力、啟閉壓差、開啟高度及機械特性,抽查批次30批次。根據(jù)抽查結(jié)果,把安全閥部分主要性能技術(shù)指標的檢測結(jié)果統(tǒng)計見表1、表2:
表1 2011年安全閥抽檢項目合格率情況表
表2 2012年安全閥抽檢項目合格率情況表
從統(tǒng)計可以看出,安全閥單項指標合格率較低,考慮此三項因素疊加,其合格率2011年、2012年分別為:26.7%、33.3%。由此可見,安全閥產(chǎn)品質(zhì)量安全形式不容樂觀。
●1.3.2 缺乏型式試驗報告審查,造成隱患的凸顯
在安全閥的生產(chǎn)、使用部分監(jiān)管中,由于發(fā)證機構(gòu)與使用監(jiān)管機構(gòu)的脫節(jié),使安全閥產(chǎn)品質(zhì)量安全隱患凸顯。以蒸汽用安全閥啟閉壓差為例,根據(jù)文獻[4]相關(guān)要求,對于蒸汽動力鍋爐用安全閥在整定壓力>0.4MPa時,啟閉壓差規(guī)定為≤7%整定壓力(等同于于ASMI要求);對于直流鍋爐、再熱器和其他蒸汽設(shè)備用安全閥在整定壓力>0.4MPa時,啟閉壓差規(guī)定為≤10%整定壓力(類似于ASMⅧ要求)。在型式試驗時,同樣為蒸汽用安全閥,按啟閉壓差規(guī)定為≤10%整定壓力的取證安全閥就不能用到按啟閉壓差規(guī)定為≤7%整定壓力的蒸汽動力鍋爐上。但是,型式試驗證書根本就無法細化把7%與10%的區(qū)別體現(xiàn)出來,也就是說,型式試驗證書無法反映相關(guān)基本信息,唯有通過型式試驗報告的審查才能區(qū)別并加以對待。但是目前,檢驗沒有型式試驗資料審查的要求,問題無法暴露,使安全閥產(chǎn)品質(zhì)量安全隱患凸顯。
也許會有人提出就3%的差別,有這么嚴重?在電廠電站鍋爐安全閥如果不能及時回座,嚴重會影響鍋爐機組“解列”,直接影響電廠及電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。這也是為什么國內(nèi)各大電力公司不敢采用國產(chǎn)安全閥的原因之一。目前在用的300MW以上的蒸汽動力鍋爐用安全閥都為國外進口。安全閥確如此需要進一步發(fā)展。
2.1 超范圍生產(chǎn)的監(jiān)管
安全閥實行的是生產(chǎn)許可制,每個授權(quán)廠家的生產(chǎn)范圍是明確確定的。但是正如前面所述,由于只關(guān)注安全閥廠家是否有制造許可證,加之法規(guī)未對檢驗過程有型式試驗資料審查的要求,是否超范圍生產(chǎn)就不能發(fā)現(xiàn)。此外,由于安全閥廠家的生產(chǎn)許可證是質(zhì)檢總局特設(shè)局相關(guān)單位頒發(fā),地方質(zhì)檢部門與安全閥廠家沒有業(yè)務(wù)關(guān)系。2011年,在特設(shè)局組織的安全閥產(chǎn)品質(zhì)量“飛行檢查”中,許多當?shù)刭|(zhì)檢部門甚至不知道轄區(qū)內(nèi)有安全閥生產(chǎn)廠家,總局發(fā)證機構(gòu)相關(guān)部門由于各種原因,也不可能經(jīng)常性進行相關(guān)監(jiān)督工作,這樣就造成安全閥制造廠家除4年換證與監(jiān)管機構(gòu)有業(yè)務(wù)來往外,其他時間缺乏必要的聯(lián)系。一定程度上形成監(jiān)管的缺失。
對此,建議針對安全閥產(chǎn)品應(yīng)進行分級管理制度,針對那些重要、關(guān)鍵設(shè)備用安全閥,對制造環(huán)節(jié)可引入監(jiān)督檢驗的方法,制定相關(guān)的規(guī)則,并嚴格加以實施,這樣對安全閥的產(chǎn)品質(zhì)量,能得到很好的保障。
在使用環(huán)節(jié)的實際操作中,要求出廠技術(shù)資料附帶型式試驗報告、證書資料等,在承壓特種設(shè)備檢驗的資料審查環(huán)節(jié)增加型式試驗資料審查,在承壓特種設(shè)備檢驗報告中明確顯示,這樣,以上問題就可能可以得到很好解決。
2.2 安全閥校驗方法與使用環(huán)境的差異
關(guān)于整定壓力冷熱態(tài)差異及帶附加背壓安全閥的校驗方法的問題,解決此問題可以通過兩方面解決:
1)針對此類安全閥及使用條件,可以通過安全閥制造廠家通過一定的試驗數(shù)據(jù),提供相應(yīng)的修正系數(shù),以保證準確的檢驗;該項工作在文獻[5]中有“冷態(tài)試驗差壓力”的概念提出,但在實際工作中沒有得到很好的運用。
2)嚴格執(zhí)行相關(guān)規(guī)程的要求,強化安全閥在用期間的閥門“實跳”驗證工作,在完成安全閥校驗并安裝完成后應(yīng)進行安全閥“實跳”并及時調(diào)整。
2.3 安全閥推行分類管理,關(guān)鍵設(shè)備用安全閥增加檢測項目
建議根據(jù)安全閥重要程度的不同,對安全閥進行分類管理。
在深圳特檢院開展的國家質(zhì)檢總局課題《安全閥閥座結(jié)構(gòu)形式對排放性能影響的研究》2013QK268于2015年10月完成科研結(jié)題,在研究過程中,筆者發(fā)現(xiàn),一般情況下,只要在安全閥閥桿達到規(guī)定開高的情況下,安全閥常規(guī)的閥座結(jié)構(gòu)形式都會滿足安全技術(shù)規(guī)范的排放量要求。這樣,在使用環(huán)節(jié),可以通過開高來確保排量的滿足。
筆者建議在完成大型電站鍋爐、三類壓力容器安裝后進行類似于全性能試驗的檢驗,具體為:整定壓力、回座壓力、開啟高度、排放壓力和密封性能。這樣,通過整定壓力,保證安全閥及時開啟;通過回座壓力,保證安全閥及時關(guān)閉,確保電站安全運行;通過開啟高度、排放壓力,保證安全閥排量滿足要求。由于以前技術(shù)條件的限制,安全閥的日常校驗僅限于整定壓力和密封性能。隨著科學技術(shù)的進步,以上幾個指標通過一定的技術(shù)創(chuàng)新,也能輕松實現(xiàn)檢測。例如,深圳特檢院申請的ZL2013206263730實用新型發(fā)明《一種安全閥在線檢測儀》有效的解決了以上幾個技術(shù)指標的使用過程中的測試。
安全閥在承壓類特種設(shè)備的安全使用中非常重要。為確保其安全使用,2006年,制定了《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。但是,隨著社會的發(fā)展、科技的進步,對安全閥安全生產(chǎn)、使用的監(jiān)管要求越來越高,新形式、新變化促使大家不斷思考、不斷改變,以應(yīng)對安全生產(chǎn)的需要。
[1] TSG ZF001—2006 安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].
[2] 葉勤.克服變動背壓對安全閥動作性能影響的新途徑[J].流體工程,1989(03):17-21+64.
[3] GB/T 24921.1—2010 石化工業(yè)用壓力釋放閥的尺寸確定選型和安裝[S].
[4] GB/T 12243—2005 彈簧直接載荷式安全閥[S].
[5] GB/T 12241—2005 安全閥一般要求[S].
Opinion on the Problem of the Relief Valve Safe Use
Sun Qi1Han Xiao2Hao Yingying3
(1. Shenzhen Institute of Special Equipment Inspection and Test Shenzhen 518029)
(2. CNOOC Shenzhen branch, Baiyun natural gas operation company Shenzhen 518000)
(3. HQC(Xinjiang) Company Urumqi 830000)
From the relief valve type testing and daily use of the regulatory point of view, this paper put forward different views on the current situation of the safety valve for safe use. For example, valve in the manufacturing sector over the range of production, the differences in safety valve calibration condition technique and different condition that used, production of safety valve, disjointed or partial absence of the use of the supervision. All of those put the valve product quality and safety problems highlighted. So, based on experience and the use of type testing of the safety valve for many years, this paper put methods of category management of a safety valve and the key equipment that increase safety valve testing program and so on. Purpose is to provide the professionals to discuss.
Safety valve Type test Seat pressure Re-seating pressure Lift
X933.4
B
1673-257X(2016)10-0041-04
10.3969/j.issn.1673-257X.2016.10.010
孫琦(1973~),男,本科,高級工程師,從事承壓類特種設(shè)備檢驗與安全閥型式試驗檢驗等工作。
2016-07-01)