安全阀校验拆解工具的研发与应用研究

一、引言

在石油化工、能源电力等工业领域，锅炉、压力容器等承压设备是生产运行的关键基础设施，而安全阀作为这些设备的最后一道安全屏障，其可靠性直接决定了设备的运行安全 。安全阀需每年至少校验一次，[2]以确保其在设定压力下能准确开启、密封良好。当前，安全阀校验仍以传统人工拆解为主，依赖撬杠、扳手等简易工具操作。这种方式存在三大核心问题：一是施力不均导致设备损耗，约 25% 的安全阀在拆解过程中出现阀瓣卡死，进而造成密封面损伤，每年报废量占校验总量的 10% ，直接增加企业经济成本；二是校验效率低下，单只安全阀校验平均耗时 1.5 小时，其中拆解环节占 30-40 分钟，复杂型号安全阀拆解耗时更长，难以满足企业对校验周期的需求；三是安全风险高，人工操作过程中易因工具滑脱、用力过猛导致人员受伤或设备坠落，存在较大安全隐患 。[3]

随着国内特种设备数量的逐年增长，传统校验技术已无法适配行业发展需求。研发一套专业、高效、安全的安全阀校验集成工具，成为解决当前痛点、提升校验质效、保障设备与人身安全的必要举措。本文基于实际业务需求，结合国内外安全阀校验技术发展现状，开展集成化拆解装置的研发设计，旨在通过技术创新突破传统操作瓶颈，为安全阀校验工作提供技术革新方案。

二、国内外研究现状

2.1 国内研究现状与发展趋势

近年来，国内安全阀校验技术逐步向智能化、自动化方向转型。众多特种设备装备企业已推出具备自动检测、数据采集与分析功能的智能校验设备，例如某企业研发的 “安全阀智能校验台”，通过计算机控制系统实现压力自动调节、开启压力精准记录，大幅提升了校验准确性 。同时，针对拆解环节的辅助工具也不断涌现，部分安全阀生产厂家推出便携式工具箱，集成拆解、清洗、检查等功能，可适配多种型号安全阀，一定程度上提高了操作便捷性。

然而，现有国内工具仍存在明显局限性：一是通用性不足，多数拆解工具仅针对特定型号或规格的安全阀设计，无法满足石油行业校验多品牌、多规格安全阀的需求；二是动力传输精度低，部分半自动拆解工具采用气动控制，压力调节范围有限，仍存在施力不均问题；三是便携性差，大型智能校验设备需固定在实验室使用，无法满足现场校验的移动需求 。因此，研发兼具通用性、高精度与便携性的集成化拆解装置，是国内安全阀校验技术的主要发展方向。

2.2 国外研究现状与发展趋势

发达国家在安全阀校验技术领域起步较早，目前已形成以 “高精度、高效率、全自动化” 为核心的技术体系。例如，德国某企业推出的 “全自动安全阀校验系统”，通过机械臂配合液压驱动装置，可实现安全阀的自动抓取、拆解、检测与组装，单只安全阀校验耗时缩短至 5-8 分钟，效率较传统方式提升 10 倍以上 。此外，国外设备在细节设计上更注重实用性，如采用快换式接口适配不同型号安全阀、通过扭矩传感器实时监控拆解力值，有效避免密封面损伤。但国外设备也存在适配性与成本问题。因此，在借鉴国外高精度控制技术的基础上，结合国内安全阀规格特点与企业成本预算，研发本土化的集成工具，是更符合国内行业实际的选择。

三、研究目标与关键技术

3.1 研究目标

本研究以实际校验需求为导向，旨在研制一套适用于弹簧式安全阀阀座的集成化拆解装置，具体目标包括：

功能目标：实现安全阀的快速拆解与精准安装，适配校验的所有规格型号安全阀（DN20-DN200），满足现场与实验室双重校验场景需求；

性能目标：将拆解过程中安全阀密封面磨损率降低 50% 以上，拆解效率较传统人工方式提升不低于 30% ，单只安全阀拆解时间控制在 15 分钟以内；

安全与经济目标：消除人工操作安全风险，降低设备报废率，节约设备更换成本与人工成本超 10 万元；

3.2 关键技术难点与解决方案

3.2.1 安全阀结构设计与分析技术

不同型号弹簧式安全阀的阀座结构、螺纹规格差异较大，需精准分析其受力点与

拆解路径，避免拆解过程中对阀体造成损伤。解决方案：通过统计近五年校验的安全阀数据涵盖各种型号规格，建立数据库，确定最优拆解方案，为装置结构设计提供数据支撑 。

3.2.2 反向丝锥技术

部分安全阀因长期使用存在阀座螺纹锈蚀、卡死现象，传统丝锥无法实现反向拆卸。解决方案：设计各种型号的可拆卸式反向丝锥套筒，采用高强度合金材质，通过快换接口实现快速更换，可有效清除螺纹锈蚀杂质，解决卡死问题。[4]

3.2.3 液压控制技术

液压系统是装置的动力核心，需满足不同规格安全阀拆解的动力需求，同时保证操作便捷性。解决方案：选定液压泵配备手动换向阀实现压力调节，通过遥控开关控制动力输出，解放操作人员双手，提升操作安全性；液压管路采用高压软管设计，满足装置便携移动需求。

四、装置研发与性能测试

4.1 装置总体设计方案

初步选定液压泵搭配油缸作为动力系统（NJS-Ⅰ型）。工作时，液压泵借助手动换向阀，完成进油口与回油口的通路切换，精准驱动油缸伸缩动作。当油缸伸长，安装在套筒上的工装随之顺时针转动，执行阀座拆卸工序；此时反力档杆处于出口法兰左侧位置，可有效阻挡阀体同步运动，利用相对运动差达成阀座拆卸目的。

4.2 测试结果与分析

4.2.1 效率提升效果

实验组单只安全阀平均拆解时间为 12 分钟，较对照组（35 分钟）缩短 65.7% ，远超 “效率提升不低于 30% ” 的预期目标。其中，复杂型号安全阀（如 DN150 先导式安全阀）拆解时间从传统的 60 分钟缩短至 20 分钟，效率提升尤为显著。效率提升的核心原因在于：液压动力传输稳定，避免人工反复调整施力角度；快换式接口减少了工具更换时间，适配不同型号安全阀无需重新调试 。

4.2.2 设备损耗控制效果

实验组中仅 2 只安全阀出现轻微密封面划痕（损伤率 2% ），较对照组（ 25% ）降低 92% ，远高于 “磨损降低 50% ” 的目标。损伤率降低的关键在于：扭矩传感器实时监控力值，当扭矩接近密封面耐受极限时自动报警，避免过力损伤；弧形夹持组件与橡胶内衬减少了阀体表面挤压变形。

4.2.3 安全风险控制效果

实验组全程未发生工具滑脱、设备坠落等安全隐患，操作人员仅需通过手动控制动力输出，大幅降低了操作强度与安全风险。而对照组中出现 3 起工具滑脱导致的轻微手部划伤，安全风险显著高于实验组。

五、结论与展望

本研究基于安全阀校验业务需求，研发的集成化拆解装置通过整合液压控制、扭矩技术、快换适配等技术，有效解决了传统人工拆解效率低、设备损耗大、安全风险高的问题。性能测试表明，装置拆解效率提升 65.7% 、密封面损伤率降低 92% ，经济效益与社会效益显著，达到了预期研究目标。

未来研究可从三方面进一步优化：一是智能化升级，增加物联网模块，实现拆解数据远程传输与分析，为安全阀全生命周期管理提供数据支撑；二是轻量化设计，采用航空铝合金材质替代部分钢材，将装置重量控制在 25kg 以内，进一步提升便携性；三是多功能集成，在拆解功能基础上增加清洗、探伤检测模块，实现安全阀校验 “拆解 - 清洗 - 检测 - 组装” 一体化操作，全面提升校验工作的集成化水平。

参考文献

[1] 殷翠.浅谈安全阀校验方法[J].工艺与装备，2018（08）：179-180.

[2] 固定式压力容器安全技术监察规程：TSG21-2016[S].

[3] 刘凯栋.锅炉压力容器安全阀校验有关问题的探讨[J].锅炉制造，2021（2）：63-64.

[4] 李松涛.安全阀在线检测仪器实际使用初探[J].内蒙古石油化工，2014，（40）18：59-60.