本发明属于安全阀的热工试验研究领域，具体涉及一种能够进行升压的安全阀动作性能试验装置及试验方法。
背景技术：
安全阀在锅炉、压力容器和管道设备等装置上有着广泛应用，正常工况处于常闭状态，当设备或管道内压力超过某一额定值后，安全阀将开启，排放内部介质以防止压力过高造成设备损坏和安全事故。
当系统压力达到目标值后安全阀能否顺利开启，系统压力降低后能否顺利关闭等一系列阀门动作性能参数，是否满足其设计要求，必须通过试验进行验证，因此在安全阀的研发过程中以及工程应用前，其动作性能的试验是必不可少的环节。试验的主要目的是测试验证安全阀的动作性能参数，包括整定压力、排放压力、回座压力、开启时间、开启高度、阀门动作的重复性、密封性能、阀门机械特性等，为安全阀结构优化和设计定型提供实验依据。为此，设计并建造一套测试/检定试验系统是实现安全阀研发和应用的必备条件之一。
现有的试验系统存在诸多不足，比如整个系统较为复杂，容器体积要求较大，建造和使用成本较高；连续开展试验时，需要较长的时间进行调试，建立目标工况，导致试验周期和成本较高；(燃油)锅炉为试验系统的专有设备，燃料、水处理等设施必备，建造周期长、运行操作复杂，建造成本和日常维护费用高，间断的试验易导致锅炉系统老化和腐蚀严重。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是现有试验系统结构复杂，试验周期和成本较高，操作复杂且试验准确率低，提供了一种能够进行升压的安全阀动作性能试验装置及试验方法，该装置及方法结构紧凑、可连续开展长时间试验的试验装置，应用于测试安全阀在蒸汽条件下的动作性能试验系统，验证安全阀的设计指标和性能参数，为安全阀的设计改进以及工程应用提供依据，可使用多种方法开展试验，以满足安全阀动作性能试验标准对升压速率和开启时间的要求。
本发明通过下述技术方案实现：
一种能够进行升压的安全阀动作性能试验装置及试验方法，包括蒸汽供应系统，所述蒸汽供应系统连接有蓄能系统，蓄能系统连接有稳压系统和减温减压系统，稳压系统连接有稳压器安全阀，且减温减压系统与稳压系统连接。针对于现有稳压器安全阀测试/检定试验系统中存在着整个系统较为复杂，容器体积要求较大，建造和使用成本较高；连续开展试验时，需要较长的时间进行调试，建立目标工况，导致试验周期和成本较高；(燃油)锅炉为试验系统的专有设备，燃料、水处理等设施必备，建造周期长、运行操作复杂，建造成本和日常维护费用高，间断的试验易导致锅炉系统老化和腐蚀严重的状况，本方案设计的能够进行升压的安全阀动作性能试验装置及试验方法，该装置及方法是一套系统紧凑、可连续开展长时间试验的试验装置，可使用多种方法开展试验，以满足安全阀动作性能试验标准对升压速率和开启时间的要求，通过升压的方式来实现对稳压器安全阀的测定，试验准确率高，而且试验装置结构简单，操作方便，其试验周期和成本都较低，设备不易出现腐蚀，维修或更换部件也方便。
蒸汽供应系统是600MWe火力发电厂锅炉及相关配套系统，从电站主蒸汽管引出一条支路作为试验系统的蒸汽供应。蓄能系统包括蓄能器，蓄能器中设置有换热器一，且换热器一同时与蒸汽供应系统和减温减压系统连接，并且在蓄能器中还设置有加热器一。采用10m3的压力容器作为蓄能器，可为系统提供能量输出。其内置给水换热器，可以在试验过程中安全的补水，也可以利用蒸汽对容器内工质进行加热，保证试验持续开展，缩短试验周期。内部设置有电加热元件，用于加热介质达到目标工况。
稳压系统包括稳压器，稳压器中设置有换热器二，且换热器二同时与减温减压系统和换热器一连接，并且在稳压器中还设置有加热器二。采用5m3的压力容器作为稳压装置，用于保证试验件安全阀阀前参数稳定。其内置给水换热器，可以在试验过程中安全的补水，也可以利用蒸汽对容器内工质进行加热，保证试验持续开展，缩短试验周期。内部设置有电加热元件，用于加热介质达到目标工况。
减温减压系统包括水箱和减温水泵，水箱与减温水泵连接，减温水泵同时与换热器一和换热器二连接。减温减压系统是现有结构，能够在市场上直接购买得到，减温水泵优选为柱塞泵，蒸汽和水混合后在其中进行减温减压过程，水箱是用于盛装液体，在将主蒸汽引入时通过柱塞泵抽取水箱中的液体与主蒸汽混合后实现减温减压再进入汽水分离器，柱塞泵即为减温水泵。
蓄能系统和稳压系统之间设置有调节阀组，且调节阀组同时与蓄能系统和稳压系统连接。调节阀组是多组并列的具有调节功能的阀组构成，用于对蓄能系统和稳压系统进行调节，根据需要进行选择性开闭。
稳压器安全阀连接有消音器。由于通过稳压器安全阀的喷放后蒸汽具有一定的速度和冲击力，甚至会产生音爆，造成噪音污染或者其它危害，本方案通过设置消音器，消除空气动力性噪声，减少噪音产生。
本装置还配备了相应的电气、仪表、数采控制系统，保证系统运行控制及试验数据采集。系统也配备了物理紧急断电按钮，可在程序故障情况下快速关闭电加热元件以防止系统超压，同时为每一台压力容器配备了安全阀，进一步提升装置的安全性，这些部件以及其控制过程都是现有结构，能够在市场上直接购买得到。
一种能够进行升压的安全阀动作性能试验方法，其能够通过以下方式实现：
(1)蒸汽供应系统的蒸汽进入蓄能器中，再经过调节阀组进入稳压器，控制调节阀组的开度，使稳压器内的压力上升，达到阀门起跳压力后试验安全阀开启，蒸汽通过试验件稳压器安全阀喷放，并最终经过消音器进行排放；
(2)水箱中的水经减温水泵注入蓄能器和稳压器中，达到预定液位后关闭减温水泵和阀门，启动加热器一和加热器二，当压力达到目标值即目标压力一后，关闭调节阀组，加热器二进行加热，蓄能器中压力温度继续上升，当蓄能器压力上升到目标值即目标压力二后，加热器一进行加热，，根据实验要求的升压速率，选择开启调节阀组中相应尺寸的阀门，此时蓄能器中蒸汽进入稳压器中，稳压器压力随之上升，达到阀门起跳压力后试验安全阀开启，蒸汽通过试验件稳压器安全阀喷放，并最终经过消音器进行排放；
(3)水箱中的水经减温水泵注入蓄能器和稳压器中，达到预定液位后关闭减温水泵和阀门，调节阀组保持开启，启动加热器一和加热器二，当系统压力达到阀门起跳压力后试验安全阀开启，蒸汽通过试验件安全阀喷放，并最终经过消音器进行排放，在需要补水时，减温水泵将常温水注入换热器一和换热器二，控制减温水泵运行频率以及阀门开度，保证给水温度与容器中工质温差小于150℃，这样使得试验时能够快速达到试验条件。
通过本方法，能够实现在稳压器安全阀动作试验时的升压操作，其可连续开展长时间试验，可使用上述方式的任一种开展试验，以满足安全阀动作性能试验标准对升压速率和开启时间的要求，而且试验得到的结果也准确，能够准确验证安全阀的设计指标和性能参数，为安全阀的设计改进以及工程应用提供依据，满足核电厂的使用需求。
多种升压方式调节升压速率和压力维持时间，包括电加热、高温蓄能器、高压过热蒸汽直接注入等方式，以满足安全阀动作性能试验标准对升压速率和开启时间的要求。采用内置换热器，既可以在不额外增加热源的条件对高压容器进行快速补水，又可以利用蒸汽热源对容器内工质进行辅助加热，避免直接补水时低温流体对容器的损坏，同时缩短了试验周期。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：该装置及方法结构紧凑、可连续开展长时间试验的试验装置，应用于测试安全阀在蒸汽条件下的动作性能试验系统，验证安全阀的设计指标和性能参数，为安全阀的设计改进以及工程应用提供依据，可使用多种方法开展试验，以满足安全阀动作性能试验标准对升压速率和开启时间的要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-水箱，2-减温水泵，3-截止阀一，4-截止阀二，5-蓄能器，6-稳压器，7-调节阀组，8-稳压器安全阀，9-消音器，10-换热器一，11-换热器二，12-蒸汽供应系统，13-截止阀三，14-截止阀四，15-截止阀五，16-加热器一，17-加热器二。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
如图1所示，一种能够进行升压的安全阀动作性能试验装置及试验方法，其硬件结构包括蒸汽供应系统12，所述蒸汽供应系统12连接有蓄能系统，蓄能系统包括蓄能器5，蓄能器5中设置有换热器一10，且换热器一10同时与蒸汽供应系统12和减温减压系统连接，蓄能器5中设置有加热器一16，稳压系统包括稳压器6，稳压器6中设置有换热器二11，且换热器二11同时与减温减压系统和换热器一10连接，在高压容器内置给水换热器的设计，试验中无需额外的换热器热源即可快速安全补水，或者使用蒸汽热源对容器内工质进行辅助加热，简化系统的同时降低了建造使用成本，补水后可持续开展试验，大大缩短试验周期。稳压器6中设置有加热器二17，而减温减压系统包括水箱1和减温水泵2，水箱1与减温水泵2连接，减温水泵2同时与换热器一10和换热器二11连接，稳压器6连接有稳压器安全阀8，稳压器安全阀8连接有消音器9，还在蓄能系统和稳压系统之间设置有调节阀组7，且调节阀组7同时与蓄能系统和稳压系统连接。
一种能够进行升压的安全阀动作性能试验方法，其能够通过以下任意方式实现：
蒸汽直接注入法：蒸汽供应系统12的蒸汽从火力发电厂锅炉引出后经过截止阀三13进入蓄能器5中，再经过调节阀组7进入稳压器6，控制调节阀组7的开度，使稳压器6内的压力平稳缓慢上升，达到与待试验的稳压器安全阀8连接的阀门起跳压力后待试验的稳压器安全阀8开启，蒸汽通过待试验的稳压器安全阀8喷放，并最终经过消音器9进行排放，截止阀四14是用于控制蒸汽直接进入到蓄能器5中或蒸汽从蓄能器5中进入到换热器一10中，截止阀五15是用于控制蒸汽从稳压器6内进入到换热器二11中；
蓄能器增压法：水箱1中的去离子水经减温水泵2注入蓄能器5和稳压器6中，达到预定液位后关闭减温水泵2、截止阀一3和截止阀二4，启动加热器一16和加热器二17，当压力达到目标值即目标压力一后，关闭调节阀组7，加热器二17进行低功率加热，以维持稳压器的压力温度，蓄能器5中压力和温度继续平稳缓慢上升，当蓄能器5压力上升到目标值即目标压力二后，加热器一16进行低功率加热，维持蓄能器压力温度稳定，根据实验要求的升压速率，选择开启调节阀组7中相应尺寸的阀门，此时蓄能器5中蒸汽进入稳压器6中，稳压器6压力随之上升，与待试验的稳压器安全阀8连接的阀门达到起跳压力后待试验的稳压器安全阀8开启，蒸汽通过待试验的稳压器安全阀8喷放，并最终经过消音器9进行排放；
电加热法：水箱1中的去离子水经减温水泵2注入蓄能器5和稳压器6中，达到预定液位后关闭减温水泵2、截止阀一3和截止阀二4，调节阀组7保持开启，启动加热器一16和加热器二17，使系统温度和压力平稳缓慢上升，当系统压力达到与待试验的稳压器安全阀8连接的阀门起跳压力后待试验的稳压器安全阀8开启，蒸汽通过待试验的稳压器安全阀8喷放，并最终经过消音器9进行排放。在多次试验后，系统将损失较多工质，需要补充。由于系统维持高温高压状态，直接补充常温水可能产生水锤，严重情况下会使注水管爆裂，造成安全事故。为此，本系统设计了用于给水的换热器一10和换热器二11，蓄能器5和稳压器6中各内置一套，需要补水时，减温水泵2将常温水注入换热器一10和换热器二11，在换热器螺旋管道中由蓄能器和稳压器中的高温水进行预热，控制减温水泵2运行频率以及截止阀一3和截止阀二4的开度，保证给水温度与容器中工质温差小于150℃。在蓄能器5和稳压器6中内置给水换热器的设计，既避免了增加额外的换热器热源，又使系统更加紧凑，降低建造使用成本的同时大大提高了试验的连续性，缩短了试验周期。
本发明可使用多种方式开展试验，以满足安全阀动作性能试验标准对升压速率和开启时间的要求，采用内置换热器在不额外增加热源的条件对高压容器进行快速补水，避免直接补水时低温流体对容器的损坏，使得系统建造成本和日常维护费大幅降低，同时缩短了试验周期，提高了系统的经济性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。