王曉軍 湖南中興設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司 412008

鍋爐安全閥常見(jiàn)故障及其排除

王曉軍 湖南中興設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司 412008

本文分析了鍋爐安全閥常見(jiàn)故障原因，并針對(duì)故障原因提出了解決方法，以供參考。

鍋爐；安全閥；常見(jiàn)故障；對(duì)策

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。

2、安全閥常見(jiàn)故障原因分析及解決方法

2.1 安全閥漏泄

一般造成閥門(mén)泄露的原因主要有以下三種情況：

一種情況是，贓物雜質(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贓物及雜質(zhì)，一般在鍋爐準(zhǔn)備停爐大小修時(shí)，首先做到安全門(mén)跑砣實(shí)驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)泄露停爐后都進(jìn)行解體檢修，如果是點(diǎn)爐后進(jìn)行跑砣實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)安全門(mén)泄露，估計(jì)是這種情況造成的，可在跑砣冷卻20分鐘后再跑砣一次，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，有的爐主安全門(mén)由于多年的檢修，主安全門(mén)閥芯與閥座密封面普通已經(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。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削后研磨的方法修復(fù)密封。

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)程中閥芯閥座未完成對(duì)正或結(jié)合面有透光現(xiàn)象，或者是閥芯閥座封面過(guò)寬不利于密封。消除方法是檢查閥芯周圍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。

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)威海市非常大的，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，首先分析下主安全門(mén)的動(dòng)作原理。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，加入此時(shí)活塞室內(nèi)的壓強(qiáng)為P1，活塞截流面積為Shs，此時(shí)作用在活塞上的f1為：

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：=p2×Shs……………（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＞SfxP1≈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)，贓物及雜質(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)燈缺陷造成的。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)。

二是安全門(mén)活塞式漏氣量大。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。消除這種缺陷的方法是：對(duì)活塞室表面進(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)氣量，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)氣量方法推動(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，及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。

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氣量大小，雖然沖量安全閥回座了，但存在管路中雨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A42YP5413.7VDg100型安全閥上，因?yàn)檫@種形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)度開(kāi)大與節(jié)流閥的開(kāi)度和加大節(jié)流孔徑甲乙解決，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)向上的推力和柱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摩擦力過(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點(diǎn)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。

造成回座壓力低的另一個(gè)原因就是各運(yùn)動(dòng)零件摩擦力大，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)啟高低時(shí)，不允許出現(xiàn)卡阻，震顫和頻跳的現(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，向這種情況可通過(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)作的幾率較小，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，雖然目前油田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。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.085

王曉軍，男，湖南株洲人，湖南中興設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司技術(shù)中心工程師。研究方向：化工過(guò)程裝備的維修安裝。