鍋爐安全閥---常見(jiàn)故障原因

  前言

安全閥是一種非常重要的保護(hù)用閥門(mén),廣泛地用在各種壓力容器和管道系統(tǒng)上,當(dāng)受壓系統(tǒng)中的壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí),它能自動(dòng)打開(kāi),把過(guò)剩的介質(zhì)排放到大氣中去,以保證壓力容器和管道系統(tǒng)安全運(yùn)行,防止事故的發(fā)生,而當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時(shí)又能自動(dòng)關(guān)閉安全閥工作的可靠與否直接關(guān)系到設(shè)備及人身的安全,所以必須給予重視

鍋爐安全閥的常見(jiàn)故障原因

2.1閥門(mén)漏泄！

在設(shè)備正常工作壓力下,閥瓣與閥座密封面處發(fā)生超過(guò)允許程度的滲漏,安全閥的泄漏不但會(huì)引起介質(zhì)損失另外,介質(zhì)的不斷泄漏還會(huì)使硬的密封材料遭到破壞,但是,常用的安全閥的密封面都是金屬材料對(duì)金屬材料,雖然力求做得光潔平整,但是要在介質(zhì)帶壓情況下做到絕對(duì)不漏也是非常困難的因此,對(duì)于工作介質(zhì)是蒸汽的安全閥,在規(guī)定壓力值下,如果在出口端肉眼看不見(jiàn),也聽(tīng)不出有漏泄,就認(rèn)為密封性能是合格的一般造成閥門(mén)漏泄的原因主要有以下三種情況:

一種情況是,臟物雜質(zhì)落到密封面上,將密封面墊住,造成閥芯與閥座間有間隙,從而閥門(mén)滲漏消除這種故障的方法就是清除掉落到密封面上的臟物及雜質(zhì),一般在鍋爐準(zhǔn)備停爐大小修時(shí),首先做安全門(mén)跑砣試驗(yàn),如果發(fā)現(xiàn)漏泄停爐后都進(jìn)行解體檢修,如果是點(diǎn)爐后進(jìn)行跑砣試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)安全門(mén)漏泄,估計(jì)是這種情況造成的,可在跑砣后冷卻10分鐘后再跑舵一次,對(duì)密封面進(jìn)行沖刷

另一種情況是密封面損傷造成密封面損傷的主要原因有以下幾點(diǎn):一是密封面材質(zhì)不良例如,在3~9號(hào)爐主安全門(mén)由于多年的檢修,主安全門(mén)閥芯與閥座密封面普遍已經(jīng)研得很低,使密封面的硬度也大大降低了,從而造成密封性能下降,消除這種現(xiàn)象最好的方法就是將原有密封面車(chē)削下去,然后按圖紙要求重新堆焊加工,提高密封面的表面硬度注意在加工過(guò)程中一定保證加工質(zhì)量,如密封面出現(xiàn)裂紋沙眼等缺陷一定要將其車(chē)削下去后重新加工新加工的閥芯閥座一定要符合圖紙要求目前使用YST103通用鋼焊條堆焊加工的閥芯密封面效果就比較好二是檢修質(zhì)量差,閥芯閥座研磨的達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,消除這種故障的方法是根據(jù)損傷程度采用研磨或車(chē)削后研磨的方法修復(fù)密封面！

造成安全閥漏泄的另一個(gè)原因是由于裝配不當(dāng)或有關(guān)零件尺寸不合適在裝配過(guò)程中閥芯閥座未完全對(duì)正或結(jié)合面有透光現(xiàn)象,或者是閥芯閥座密封面過(guò)寬不利于密封消除方法是檢查閥芯周?chē)�配合間隙的大小及均勻性,保證閥芯頂尖孔與密封面同正度,檢查各部間隙不允許抬起閥芯;根據(jù)圖紙要求適當(dāng)減小密封面的寬度實(shí)現(xiàn)有效密封！

2.2閥體結(jié)合面滲漏！

指上下閥體間結(jié)合面處的滲漏現(xiàn)象,造成這種漏泄的主要原因有以下幾個(gè)方面:一是結(jié)合面的螺栓緊力不夠或緊偏,造成結(jié)合面密封不好消除方法是調(diào)整螺栓緊力,在緊螺栓時(shí)一定要按對(duì)角把緊的方式進(jìn)行,最好是邊緊邊測(cè)量各處間隙,將螺栓緊到緊不動(dòng)為止,并使結(jié)合面各處間隙一致二是閥體結(jié)合面的齒形密封墊不符合標(biāo)準(zhǔn)例如,齒形密封墊徑向有輕微溝痕,平行度差,齒形過(guò)尖或過(guò)坡等缺陷都會(huì)造成密封失效從而使閥體結(jié)合面滲漏在檢修時(shí)把好備件質(zhì)量關(guān),采用合乎標(biāo)準(zhǔn)的齒形密封墊就可以避免這種現(xiàn)象的發(fā)生三是閥體結(jié)合面的平面度太差或被硬的雜質(zhì)墊住造成密封失效對(duì)由于閥體結(jié)合面的平面度太差而引起閥體結(jié)合面滲漏的,消除的方法是將閥門(mén)解體重新研磨結(jié)合面直至符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)由于雜質(zhì)墊住而造成密封失效的,在閥門(mén)組裝時(shí)認(rèn)真清理結(jié)合面避免雜質(zhì)落入

2.3沖量安全閥動(dòng)作后主安全閥不動(dòng)作

這種現(xiàn)象通常被稱(chēng)為主安全門(mén)的拒動(dòng)主安全門(mén)拒動(dòng)對(duì)運(yùn)行中的鍋爐來(lái)說(shuō)危害是非常大的,是重大的設(shè)備隱患,嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行,一旦運(yùn)行中的壓力容器及管路中的介質(zhì)壓力超過(guò)額定值時(shí),主安全門(mén)不動(dòng)作,使設(shè)備超壓運(yùn)行極易造成設(shè)備損壞及重大事故

在分析主安全門(mén)拒動(dòng)的原因之前,首先分析一下主安全門(mén)的動(dòng)作原理
如圖1,當(dāng)承壓容器內(nèi)的壓力升至沖量安全閥的整壓力時(shí),沖量安全閥動(dòng)作,介質(zhì)從容器內(nèi)通過(guò)管路沖向主安全閥活塞室內(nèi),在活塞室內(nèi)將有一個(gè)微小的擴(kuò)容降壓,假如此時(shí)活塞室內(nèi)的壓強(qiáng)為P1,活塞節(jié)流面積為Shs,此時(shí)作用在活塞上的f1為:

f1=P1×Shs……………………(1)！

假如此時(shí)承壓容器內(nèi)的介質(zhì)的壓強(qiáng)為P2,閥芯的面積為Sfx,則此時(shí)介質(zhì)對(duì)閥芯一個(gè)向上的作用力f2為:

f2=P2×Shx！..............(2)

通常安全閥的活塞直徑較閥芯直徑大,所以式(1)與式(2)中Shs>Sfx！P1≈P2

假如將彈簧通過(guò)閥桿對(duì)閥芯向上的拉力設(shè)為f3及將運(yùn)動(dòng)部件與固定部件間摩擦力(主要是活塞與活塞室間的摩擦力)設(shè)為fm,則主安全門(mén)的動(dòng)作的先決條件:只有作用在活塞上的作用力f1略大于作用在閥芯上使其向上的作用力f2及彈簧通過(guò)閥桿對(duì)閥芯向上的拉力f3及運(yùn)動(dòng)部件與固定部件間摩擦力(主要是活塞與活塞室間的摩擦力)fm之和時(shí),即:f1>f2+f3+fm時(shí)主安全門(mén)才能啟動(dòng)！

通過(guò)實(shí)踐,主安全門(mén)拒動(dòng)主要與以下三方面因素有關(guān):

一是閥門(mén)運(yùn)動(dòng)部件有卡阻現(xiàn)象這可能是由于裝配不當(dāng),臟物及雜質(zhì)混入或零件腐蝕;活塞室表面光潔度差,表面損傷,有溝痕硬點(diǎn)等缺陷造成的這樣就使運(yùn)動(dòng)部件與固定部件間摩擦力fm增大,在其他條件不變的情況下f1<f2+f3+fm所以主安全門(mén)拒動(dòng)

例如,在2001年3號(hào)爐大修前過(guò)熱主安全門(mén)跑砣試驗(yàn)時(shí),發(fā)生了主安全門(mén)拒動(dòng)檢修時(shí)解體檢查發(fā)現(xiàn),活塞室內(nèi)有大量的銹垢及雜質(zhì),活塞在活塞室內(nèi)無(wú)法運(yùn)動(dòng),從而造成了主安全門(mén)拒動(dòng)檢修時(shí)對(duì)活塞,脹圈及活塞室進(jìn)行了除銹處理,對(duì)活塞室溝痕等缺陷進(jìn)行了研磨,裝配前將活塞室內(nèi)壁均勻地涂上鉛粉,并嚴(yán)格按次序?qū)﹂y門(mén)進(jìn)行組裝在鍋爐水壓試驗(yàn)時(shí),對(duì)脈沖管進(jìn)行沖洗,然后將主安全門(mén)與沖量安全閥連接,大修后點(diǎn)爐時(shí)再次進(jìn)行安全閥跑砣試驗(yàn)一切正常

二是主安全門(mén)活塞室漏氣量大當(dāng)閥門(mén)活塞室漏氣量大時(shí),式(1)中的f1一項(xiàng)作用在活塞上的作用力偏小,在其他條件不變的情況下f1<f2+f3+fm所以主安全門(mén)拒動(dòng)造成活塞室漏氣量大的主要原因與閥門(mén)本身的氣密性和活塞環(huán)不符合尺寸要求或活塞環(huán)磨損過(guò)大達(dá)不到密封要求有關(guān)系

例如,3~9號(hào)爐主安全閥對(duì)活塞環(huán)的質(zhì)量要求是活塞環(huán)的棱角應(yīng)圓滑,自由狀態(tài)開(kāi)口間隙不大于14,組裝后開(kāi)口間隙△=1~1.25,活塞與活塞室間隙B=0.12~0.18,活塞環(huán)與活塞室間隙為S=0.08~0.12,活塞環(huán)與活塞室接觸良好,透光應(yīng)不大于周長(zhǎng)的1/6對(duì)活塞室內(nèi)要求是,活塞室內(nèi)的溝槽深度不得超過(guò)0.08~0.1mm,其橢圓度不超過(guò)0.1mm,圓錐度不超過(guò)0.1mm,應(yīng)光潔無(wú)擦傷,但解體檢修時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)每臺(tái)爐主安全門(mén)的活塞環(huán)活塞及活塞室都不符合檢修規(guī)程要求,目前一般活塞環(huán)與活塞室的間隙都在S≥0.20,且活塞室表面的缺陷更為嚴(yán)重,嚴(yán)重地影響了活塞室的汽密性,造成活塞室漏汽量偏大

消除這種缺陷的方法是:對(duì)活塞室內(nèi)表面進(jìn)行處理,更換合格的活塞及活塞環(huán),在有節(jié)流閥的沖量安全裝置系統(tǒng)中關(guān)小節(jié)流閥開(kāi)度,增大進(jìn)入主安全門(mén)活塞室的進(jìn)汽量,在條件允許的情況下也可以通過(guò)增加沖量安全閥的行程來(lái)增加進(jìn)入主安全門(mén)活塞室內(nèi)的進(jìn)汽量方法推動(dòng)主安全閥動(dòng)作

三是主安全閥與沖量安全閥的匹配不當(dāng),沖量安全閥的蒸汽流量太小沖量安全閥的公稱(chēng)通徑太小,致使流入主安全閥活塞室的蒸汽量不足,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)的作用力f1不夠,即f1<f2+f3+fm致使主安全閥閥芯不動(dòng)這種現(xiàn)象多發(fā)生于主安全閥式?jīng)_量安全閥有一個(gè)更換時(shí),由于考慮不周而造成的

例如2002年5號(hào)爐大修時(shí),將兩臺(tái)重錘式?jīng)_量安全閥換成兩臺(tái)哈爾濱閥門(mén)廠(chǎng)生產(chǎn)A49H-P54100VDg20脈沖式安全閥,此安全閥一般與A42H-P54100VDg125型彈簧式主安全匹配使用,將它與蘇產(chǎn)Dg150×90×250型老式主安全閥配套使用,此種主安全閥與A29H-P54100VDg125型彈簧式主安全閥本比不僅公稱(chēng)通徑要大而且氣密性較差,在5號(hào)爐飽和安全閥定砣完畢,進(jìn)行跑砣試驗(yàn)時(shí)造成主安全閥拒動(dòng)后來(lái)我們將沖量安全閥解體,將其導(dǎo)向套與閥芯配合部分的間隙擴(kuò)大,以增加其通流面積,再次跑砣試驗(yàn)一次成功所以說(shuō)沖量安全閥與主安全閥匹配不當(dāng),公稱(chēng)通徑較小也會(huì)引起主安全閥拒動(dòng)！

2.4沖量安全閥回座后主安全閥延遲回座時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

發(fā)生這種故障的主要原因有以下兩個(gè)方面:

一方面是,主安全閥活塞室的漏汽量大小,雖然沖量安全閥回座了,但存在管路中與活塞室中的蒸汽的壓力仍很高,推動(dòng)活塞向下的力仍很大,所以造成主安全閥回座遲緩,這種故障多發(fā)生于A42Y-P5413.7VDg100型安全閥上,因?yàn)檫@種型式的安全閥活塞室汽封性良好消除這種故障的方法主要通過(guò)開(kāi)大節(jié)流閥的開(kāi)度和加大節(jié)流孔徑加以解決,節(jié)流閥的開(kāi)度開(kāi)大與節(jié)流孔徑的增加都使留在脈沖管內(nèi)的蒸汽迅速排放掉,從而降低了活塞內(nèi)的壓力,使其作用在活塞上向下運(yùn)動(dòng)的推力迅速減小,閥芯在集汽聯(lián)箱內(nèi)蒸汽介質(zhì)向上的推力和主安全閥自身彈簧向上的拉力作用下迅速回座

另一方面原因就是主安全閥的運(yùn)動(dòng)部件與固定部件之間的磨擦力過(guò)大也會(huì)造成主安全閥回座遲緩,解決這種問(wèn)題的方法就是將主安全閥運(yùn)動(dòng)部件與固定部件的配合間隙控制臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)

2.5安全閥的回座壓力低

安全閥回座壓力低對(duì)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大危害,回座壓力過(guò)低將造成大量的介質(zhì)超時(shí)排放,造成不必要的能量損失這種故障多發(fā)生在200MW機(jī)組所使用的A49H型彈簧脈沖安全閥上,分析其原因主要是由以下幾個(gè)因素造成的:

一是彈簧脈沖安全閥上蒸汽的排泄量大,這種形式的沖量安全閥在開(kāi)啟后,介質(zhì)不斷排出,推動(dòng)主安全閥動(dòng)作

一方面是沖量安全閥前壓力因主安全閥的介質(zhì)排出量不夠而繼續(xù)升高,所以脈沖管內(nèi)的蒸汽沿汽包或集氣聯(lián)箱繼續(xù)流向沖量安全閥維持沖量安全閥動(dòng)作

另一方面由于此種型式的沖量安全閥介質(zhì)流通是經(jīng)由閥芯與導(dǎo)向套之間的間隙流向主安全閥活塞室的,介質(zhì)沖出沖量安全閥的密封面,在其周?chē)�形成�?dòng)能壓力區(qū),將閥芯抬高,于是達(dá)到?jīng)_量安全閥繼續(xù)排放,蒸汽排放量越大,閥芯部位動(dòng)能壓力區(qū)的壓強(qiáng)越大,作用在閥芯上的向上的推力就越大,沖量安全閥就越不容易回座,此時(shí)消除這種故障的方法就是將節(jié)流閥關(guān)小,使流出沖量安全閥的介質(zhì)流量減少,降低動(dòng)能壓力區(qū)內(nèi)的壓力,從而使沖量安全閥回座

造成回座壓力低的第二因素是:閥芯與導(dǎo)向套的配合間隙不適當(dāng),配合間隙偏小,在沖量安全閥啟座后,在此部位瞬間節(jié)流形成較高的動(dòng)能壓力區(qū),將閥芯抬高,延遲回座時(shí)間,當(dāng)容器內(nèi)降到較低時(shí),動(dòng)能壓力區(qū)的壓力減小,沖量閥回座

消除這種故障的方法是認(rèn)真檢查閥芯及導(dǎo)向套各部分尺寸,配合間隙過(guò)小時(shí),減小閥瓣密封面直往式閥瓣阻汽帽直徑或增加閥瓣與導(dǎo)向套之間徑向間隙,來(lái)增加該部位的通流面積,使蒸汽流經(jīng)時(shí)不至于過(guò)分節(jié)流,而使局部壓力升高形成很高的動(dòng)能壓力區(qū)

造成回座壓力低的另一個(gè)原因就是各運(yùn)動(dòng)零件磨擦力大,有些部位有卡澀,解決方法就是認(rèn)真檢查各運(yùn)動(dòng)部件,嚴(yán)格按檢修標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各部件進(jìn)行檢修,將各部件的配合間隙調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),消除卡澀的可能性

2.6安全閥的頻跳

頻跳指的是安全閥回座后,待壓力稍一升高,安全閥又將開(kāi)啟,反復(fù)幾次出現(xiàn),這種現(xiàn)象稱(chēng)為安全閥的“頻跳”安全閥機(jī)械特性要求安全閥在整動(dòng)作過(guò)程中達(dá)到規(guī)定的開(kāi)啟高度時(shí),不允許出現(xiàn)卡阻震顫和頻跳現(xiàn)象發(fā)生頻跳現(xiàn)象對(duì)安全閥的密封極為不利,極易造成密封面的泄漏分析原因主要與安全閥回座壓力達(dá)高有關(guān),回座壓力較高時(shí),容器內(nèi)過(guò)剩的介質(zhì)排放量較少,安全閥已經(jīng)回座了,當(dāng)運(yùn)行人員調(diào)整不當(dāng),容器內(nèi)壓力又會(huì)很快升起來(lái),所以又造成安全閥動(dòng)作,像這種情況可通過(guò)開(kāi)大節(jié)流閥的開(kāi)度的方法予以消除節(jié)流閥開(kāi)大后,通往主安全閥活塞室內(nèi)的汽源減少,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)的力較小,主安全閥動(dòng)作的機(jī)率較小,從而避免了主安全閥連續(xù)啟動(dòng)

2.7安全閥的顫振

安全閥在排放過(guò)程中出現(xiàn)的抖動(dòng)現(xiàn)象,稱(chēng)其為安全閥的顫振,顫振現(xiàn)象的發(fā)生極易造成金屬的疲勞,使安全閥的機(jī)械性能下降,造成嚴(yán)重的設(shè)備隱患,發(fā)生顫振的原因主要有以下幾個(gè)方面:

一方面是閥門(mén)的使用不當(dāng),選用閥門(mén)的排放能力太大(相對(duì)于必須排放量而言),消除的方法是應(yīng)當(dāng)使選用閥門(mén)的額定排量盡可能接近設(shè)備的必需排放量

另一方面是由于進(jìn)口管道的口徑太小,小于閥門(mén)的進(jìn)口通徑,或進(jìn)口管阻力太大,消除的方法是在閥門(mén)安裝時(shí),使進(jìn)口管內(nèi)徑不小于閥門(mén)進(jìn)口通徑或者減少進(jìn)口管道的阻力排放管道阻力過(guò)大,造成排放時(shí)過(guò)大的北壓也是造成閥門(mén)顫振的一個(gè)因素,可以通過(guò)降低排放管道的阻力加以解決

3結(jié)束語(yǔ)

對(duì)鍋爐安全閥的常見(jiàn)故障原因進(jìn)行了分析并提出了具體的解決方法,雖然目前電站鍋爐安全閥都是由主､輔閥配套組成的,并采用機(jī)械和熱工控制雙重保護(hù),有些故障不易發(fā)生,但只有充分掌握安全閥的常見(jiàn)故障原因和消除方法,在故障發(fā)生時(shí)處理起來(lái)才能得心應(yīng)手,對(duì)保證設(shè)備的安全運(yùn)行有著重要的意義