安全閥在線校驗(yàn)計(jì)算整定壓力的關(guān)鍵技術(shù)問題是密封面計(jì)算直徑的取值區(qū)間與概率分布。通過分析安全閥密封間隙中壓力分布和密封面結(jié)合狀態(tài)對(duì)安全閥有效密封面積的影響，采用試驗(yàn)方式確定了測(cè)試安全閥的計(jì)算直徑。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，密封面結(jié)合狀態(tài)是影響安全閥計(jì)算直徑的主要因素，可取中徑值作為計(jì)算直徑，在取值區(qū)間計(jì)算直徑服從三角形分布。在線校驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)安全閥密封面的寬徑比，通過提高安全閥入口壓力減小整定壓力誤差。

1、概述

　　安全閥在線校驗(yàn)整定壓力時(shí)，其主要影響參數(shù)計(jì)算直徑( 有效密封面積) 的取值區(qū)間和可能的概率分布直接影響整定壓力計(jì)算的準(zhǔn)確性。有效密封面積的確定方法可以歸為兩種。一種是基于密封面尺寸測(cè)量的方法，如經(jīng)驗(yàn)法和中徑法。

　　另一種是參數(shù)測(cè)量反推法，如改變系統(tǒng)壓力法、調(diào)整螺母確定法和單位載荷閥門開啟壓力改變法。密封面尺寸測(cè)量法認(rèn)為有效密封面積應(yīng)通過準(zhǔn)確的密封面尺寸測(cè)量計(jì)算得到，但沒有考慮介質(zhì)在密封面上的物理行為。參數(shù)測(cè)量反推法通過測(cè)量附加拉力和安全閥入口壓力等參數(shù)計(jì)算有效密封面積，但沒有考慮參與計(jì)算參數(shù)本身的測(cè)量誤差，由于誤差累積，影響了測(cè)量精度。

2、理論分析

　　安全閥整定壓力定義為安全閥在運(yùn)行條件下開始開啟的預(yù)定壓力，在該壓力下開啟閥瓣的力和使閥瓣保持在閥座上的力平衡。整定壓力下安全閥的開啟高度處于微米級(jí)，在極其狹窄的間隙中，流體的流動(dòng)體現(xiàn)為分子流和黏性流。對(duì)于不可壓縮的液體，黏性力在流動(dòng)中占主要地位，流動(dòng)表現(xiàn)為層流。氣體或蒸汽與不可壓縮流體不同，壓力下降時(shí)氣體的體積顯著增加，從安全閥密封面的入口側(cè)到出口側(cè)，氣體流動(dòng)速度不斷增加，流動(dòng)更可能變?yōu)槲闪?圖1) 。密封間隙中可壓縮氣體的平均壓力較高。因此，對(duì)同一安全閥而言，用于在線校驗(yàn)有效密封面積S 的計(jì)算直徑dy在氣體介質(zhì)的取值比液體介質(zhì)高。

圖1 不同介質(zhì)時(shí)閥瓣介質(zhì)壓力分布

　　為保證安全閥在工況下的密封性能，始終需要一定寬度的密封環(huán)帶(圖2) 構(gòu)成介質(zhì)流動(dòng)的阻力，或是微觀不平度的變形使介質(zhì)通道堵塞。密封面寬度增加，接觸帶上的密封比壓顯著增加，形成密封的接觸帶位置的不確定性也在增加。

圖2 密封環(huán)帶

　　由于密封表面狀況的差異，安全閥密封面上密封環(huán)帶的形狀和尺寸分布將有所不同，決定有效密封面積S 的計(jì)算直徑dy也不同，但其取值一定處于密封面的內(nèi)外徑之間，即di≤dy≤do。目前測(cè)量不確定度已成為處理測(cè)量過程中隨機(jī)性和模糊性，評(píng)價(jià)測(cè)量分散程度導(dǎo)致結(jié)果誤差的一個(gè)理想指標(biāo)，完全可以用不確定度理論分析計(jì)算直徑對(duì)整定壓力的影響。

3、結(jié)語

　　由于安全閥密封面狀態(tài)的不同和介質(zhì)在密封面滲透能力的差別，造成安全閥在線校驗(yàn)中計(jì)算直徑不能用確定的數(shù)值表示，計(jì)算直徑的取值區(qū)間和概率分布共同影響整定壓力的校驗(yàn)精度。試驗(yàn)研究表明，計(jì)算直徑在取值區(qū)間的概率分布可以用三角分布進(jìn)行描述，用安全閥的中徑作為計(jì)算直徑可以得到較小的標(biāo)準(zhǔn)差。提高安全閥入口壓力可減小結(jié)構(gòu)尺寸不確定方面的傳遞函數(shù)，有利于提高整定壓力校驗(yàn)精度。