蒸汽鍋爐主安全閥故障解決

                            上海申弘閥門有限公司
之前介紹蒸汽減壓閥在烘筒上應(yīng)用，現(xiàn)在介紹蒸汽鍋爐主安全閥故障解決主安全閥是蒸汽鍋爐重要的安全附件之一。當(dāng)鍋爐系統(tǒng)中的壓力超過規(guī)定值時，主安全閥自動開啟，排出過剩的蒸汽，降低系統(tǒng)壓力，保證鍋爐安全運行。當(dāng)壓力降到工作壓力以下時，主安全閥自動關(guān)閉，防止蒸汽過分流失，保證鍋爐運行的經(jīng)濟性。另外，安全閥泄放時發(fā)出較大的響聲，可以起到自動報警的作用。本文旨在討論蒸汽鍋爐主安全閥常見的故障及其原因和解決方法，為設(shè)備的安全有效運行提供意見。
2、泄漏故障處理
安全閥使用過程中出現(xiàn)泄漏會造成鍋爐系統(tǒng)蒸汽損失，降低運行效率，增加運行成本。如果長時間泄漏，還可能會造成安全閥內(nèi)部密封界面破損，引發(fā)安全事故。按照泄漏位置可分為閥體泄漏、法蘭面泄漏和密封面泄漏。
2.1、蒸汽鍋爐主安全閥故障解決閥體泄漏
安全閥的閥體一般采用鑄造工藝生產(chǎn)，內(nèi)部鑄造質(zhì)量不易控制。受閥體鑄造形狀和檢驗技術(shù)的限制，無法*檢驗閥體內(nèi)部質(zhì)量，因此閥體可能存在砂眼或裂紋等缺陷。閥體處于高低溫交替的環(huán)境中，產(chǎn)生熱疲勞損傷和蠕變，容易導(dǎo)致閥體泄漏，甚至引發(fā)安全事故。如果引起閥體泄漏的缺陷較小，可以對閥體的砂眼和裂紋處采用清除后補焊處理，處理過程中要保證缺陷清理的干凈，補焊部位探傷合格。如果引起閥體泄漏的缺陷較大，處理方式是更換閥體，或選用鑄造質(zhì)量好的閥體，采用嚴格的檢驗方式，避免存在鑄造缺陷的閥體投入使用。根據(jù)對熱電廠鍋爐起到保護保設(shè)備，結(jié)合當(dāng)前電廠、熱電廠、蒸汽鍋爐的需要而研發(fā)的新產(chǎn)品。其可處理含水蒸氣工作介質(zhì)540℃高溫。鍋爐主安全閥設(shè)備采用Ni-Cr-Co高溫合金材料制造，具有高溫度、高壓力、高材料等新工藝生產(chǎn)而成、鍋爐主安全閥是蒸汽鍋爐重要的安全附件之一。當(dāng)鍋爐系統(tǒng)中的壓力超過規(guī)定值時，主安全閥自動開啟，排出過剩的蒸汽，降低系統(tǒng)壓力，保證鍋爐安全運行。當(dāng)壓力降到工作壓力以下時，主安全閥自動關(guān)閉，防止蒸汽過分流失，保證鍋爐運行的經(jīng)濟性。另外，安全閥泄放時發(fā)出較大的響聲，可以起到自動報警的作用。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥鍋爐主安全閥設(shè)備由閥座、閥體、調(diào)節(jié)圈、閥瓣、導(dǎo)向套、集料機、散熱器、閥蓋、彈簧、閥桿、保護罩等組成。當(dāng)鍋爐系統(tǒng)中的壓力超過規(guī)定值時，鍋爐主安全閥為自動泄壓設(shè)備，也可由人工手動泄壓，由一根手柄開啟泄壓。鍋爐主安全閥的閥體一般采用鑄造工藝生產(chǎn)，內(nèi)部鑄造質(zhì)量不易控制。受閥體鑄造形狀和檢驗技術(shù)的限制，無法*檢驗閥體內(nèi)部質(zhì)量，因此閥體可能存在砂眼或裂紋等缺陷。我公司選用鑄造質(zhì)量好的閥體，采用嚴格的內(nèi)外檢驗方式，避免存在鑄造缺陷的閥體投入使用。

     近日由唐山市新區(qū)熱電廠四期擴建工程采購一批主安全閥，這批鍋爐主安全閥主要安裝在工程總裝機容量為四臺爐七臺機共200MW使用。唐山市新區(qū)熱電廠前三期設(shè)備所使用的是普通蒸汽安全閥，產(chǎn)品在使用半年后就出現(xiàn)很多問題，熱電廠維修組是修了又換，換了又修，還是沒有解決實際問題。終在四期擴建工程上經(jīng)過熱電廠領(lǐng)導(dǎo)同意采購一批高質(zhì)量的安全閥，熱電廠采購科經(jīng)過層層篩選終由上海禹軒泵閥有限司中得安全閥項目標。禹軒公司派出1名總工和2名技術(shù)員到現(xiàn)場實地了解工況，經(jīng)過研究終選用這款新型鍋爐主安全閥作為設(shè)備使用產(chǎn)品，目前公司在加班加點的生產(chǎn)這批鍋爐主安全閥，準備7月底交付熱電廠安裝使用。
2.2、法蘭面泄漏
為了便于維修和更換，多數(shù)安全閥與鍋爐之間(以及閥體與閥蓋間) 采用螺栓緊固連接。引起法蘭密封面處泄漏的原因很多。
(1) 法蘭密封面的螺栓擰緊力不夠或緊偏。閥門處于高低溫交替環(huán)境，排汽時閥門震動，防松墊片失效等原因，造成螺栓不同程度的松弛。處理方法是調(diào)整螺栓擰緊力，更換防松墊片，按對角擰緊的方式緊固螺栓，邊擰緊邊測量法蘭面間隙，使法蘭各處間隙一致。
(2) 法蘭密封面的齒形密封墊圈不符合標準或者損壞。齒形密封墊圈與法蘭密封面型號尺寸不匹配、材質(zhì)硬度不合適、齒形過尖、過平、不均勻或存在徑向溝痕等，均會造成泄漏。另外，齒形墊圈屬于損耗件，墊片容易因銹蝕損壞，致使密封性能失效。處理方法是按照標準合理選擇匹配的墊片，避免不合格墊片裝配使用。注重日常檢查，做好防腐防銹工作，及時更換失效的墊片。
(3) 法蘭密封面粘附了硬質(zhì)異物。在閥門安裝過程中因環(huán)境污濁等原因，硬質(zhì)異物粘在法蘭面上，導(dǎo)致結(jié)合面出現(xiàn)缺陷，引起泄漏。處理方法是拆下閥門，清理雜質(zhì)，并研磨結(jié)合面直至符合要求，在較清潔的環(huán)境中安裝閥門，避免雜質(zhì)落入。

2.3、閥門密封面泄漏
安全閥密封面一般由金屬材料制成，即使經(jīng)過精密的加工，閥門很難做到的密封。引起閥門密封面泄漏的情況很復(fù)雜。
(1) 密封面進入異物。雜質(zhì)和臟物等落到密封面上，造成閥瓣與閥座間存在間隙，導(dǎo)致泄漏。處理方法是清除密封面上的異物，重新研磨密封面。
(2) 密封面損傷。造成密封面損傷的主要原因一是密封面材質(zhì)不良，在惡劣環(huán)境中發(fā)生銹蝕。二是在多次起跳或長時間工作后，密封面出現(xiàn)磨損。三是密封面在堆焊工序存在缺陷，在使用過程中暴露。處理方法是根據(jù)損傷程度和原因，直接研磨、車削后研磨或者重新加工密封面。
(3) 密封面寬度大。彈簧壓力一定的情況下，密封面寬度大，則密封壓強小，若該壓強低于鍋爐系統(tǒng)工作壓強，將造成泄漏。處理辦法是重新加工密封面至合理尺寸，并研磨后使用。
(4) 零件卡阻。閥桿、襯套或閥瓣等零件存在卡阻，致使閥瓣回坐后不能*密封。處理方法是拆解閥門，消除卡阻。
(5) 裝配不當(dāng)。由于閥門密封面采用金屬材質(zhì)，閥瓣和閥座的平面度以及同軸度對密封性能有根本影響。閥桿、彈簧、襯套、閥瓣等零件裝配精度，尤其是同軸度直接影響閥門密封性能。閥瓣和閥座未*對正、彈簧與閥桿間隙太大及閥桿中心線不正等均可能造成閥門泄漏。處理方法是重新拆裝，裝配時保證閥瓣周圍配合間隙的大小及均勻性，保證閥桿、彈簧和閥瓣的同軸度等配合尺寸精度。
(6) 彈簧失效或者壓緊力不足。在彈簧直接載荷式安全閥中，彈簧質(zhì)量對閥門的性能影響很大。長時間使用后彈簧可能出現(xiàn)*性變形失效、剛度減小或接觸面不平行等問題，造成閥門泄漏。處理方法是更換彈簧或?qū)椈蛇M行修磨，并調(diào)整壓緊力。

3、啟閉故障處理
鍋爐系統(tǒng)壓力超過安全壓力，而安全閥不能開啟或者起跳高度不夠，可能引發(fā)嚴重事故，而回座延遲時間過長或回座壓力太低，會造成蒸汽大量損失，降低運行經(jīng)濟性。
3.1、起跳壓力下不開啟
安全閥在起跳壓力下不能正常開啟與閥門零件卡阻、密封面磨損等情況有關(guān)。
(1) 零件卡阻。導(dǎo)向套、襯套、閥桿等零件因間隙太小或表面不光滑，導(dǎo)致閥瓣不能起跳。處理方法是拆解閥門，消除卡阻后重新裝配。
(2) 密封面受損。閥門密封面因泄漏腐蝕，受壓面積減小，致使系統(tǒng)壓強達到后，作用在閥瓣上的壓力不足，安全閥不能在預(yù)定的壓力下開啟。處理方法是更換或維修閥門密封面。
(3) 彈簧預(yù)緊力太大。處理方法是重新整定試驗，調(diào)整彈簧預(yù)緊力。
(4) 手動機構(gòu)對閥門動作造成阻礙。處理方法是調(diào)整手動機構(gòu)，消除阻礙。
(5) 控制安全閥不匹配。如果控制安全閥的蒸汽排泄量太小，則不足以提供開啟主安全閥的壓力。解決辦法是更換匹配的控制安全閥。

3.2、起跳高度不夠
GB /T 12243 - 2005 規(guī)定，安全閥的開啟高度，全起式為大于或等于流道直徑的1 /4，微啟式為流道直徑的1 /40 ～ 1 /20，中啟式為流道直徑的1 /20 ～1 /4，蒸汽鍋爐必須使用全啟式安全閥。閥門起跳高度不夠，可能是彈簧剛度過大或者零件存在卡阻。這種情況必須對閥門進行拆檢，檢測彈簧性能，復(fù)查零件加工精度及表面光潔度，保證裝配質(zhì)量。
3.3、延遲回座時間過長
安全閥發(fā)生延遲回座時間過長故障的主要原因與零件摩擦、主安全閥活塞室的漏汽量太小和控制安全閥蒸汽排放量太大等有關(guān)。
(1) 零件摩擦。安全閥運動零件與固定零件之間的摩擦力過大，造成主閥瓣回座遲緩。處理方法是將安全閥運動部件與固定部件的配合間隙控制在標準范圍內(nèi)。
(2) 主安全閥活塞室的漏汽量太小。此情況下，即使控制安全閥回座了，存在于管路和主安全閥活塞室中的蒸汽仍然具有很高壓力，推動主安全閥活塞向下的力仍很大，造成主安全閥回座遲緩。處理方法主要是開大主安全閥節(jié)流閥的開度或增大節(jié)流孔孔徑。
(3) 控制安全閥蒸汽排放量太大。此種情況也會造成主安全閥活塞室保持較高壓力，造成回座遲緩。處理方式是調(diào)整控制安全閥，減少蒸汽來量。

3.4、回座壓力過低
安全閥回座壓力過低主要與閥門規(guī)格不匹配、閥門零件摩擦力大和控制安全閥蒸汽排泄量太大等原因有關(guān)。
(1) 閥門規(guī)格不匹配。主安全閥公稱直徑超標，排泄量相對鍋爐蒸發(fā)量太大，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)壓力過低。處理方式是選擇規(guī)格匹配的主安全閥。
(2) 閥門零件摩擦力大。零件間存在較大摩擦力，將會延緩閥瓣回座速度。解決方法就是認真檢查各運動零件，嚴格按標準對各零件進行檢修，將各部件的配合間隙調(diào)整至標準范圍內(nèi)。
(3) 控制安全閥蒸汽排泄量太大。控制安全閥開啟后，蒸汽不斷排出，推動主安全閥動作。由于蒸汽是經(jīng)由控制安全閥的閥瓣與導(dǎo)向套之間的間隙流向主安全閥活塞室的，當(dāng)蒸汽沖出控制安全閥的密封面時，在其周圍形成動能壓力區(qū)，將閥瓣抬高，使控制安全閥繼續(xù)排放。蒸汽排放量越大，閥瓣部位動能壓力區(qū)的壓強越大，作用在閥瓣上的向上的推力就越大，控制安全閥就越不容易回座，主安全閥自然回座延遲。消除這種故障的方法就是將控制安全閥的調(diào)節(jié)閥關(guān)小，增大背壓，減少控制安全閥蒸汽流量，降低動能壓力區(qū)內(nèi)的壓力，促使控制安全閥回座，主安全閥隨即回座。

4、機械特性故障處理
GB /T 12243 - 2005 規(guī)定，安全閥動作必須穩(wěn)定，應(yīng)無頻跳、顫振及卡阻等現(xiàn)象。
4.1、頻跳
安全閥回座后，待壓力稍一升高，安全閥又開啟，并且啟閉動作反復(fù)幾次出現(xiàn)，這種現(xiàn)象稱為安全閥的頻跳。頻跳主要與安全閥回座壓力過高有關(guān)。如果回座壓力較高，安全閥起跳時只能排出少量過剩的蒸汽。鍋爐蒸發(fā)量較大時，系統(tǒng)內(nèi)壓力又會很快上升，造成閥門再次起跳。避免頻跳常用的處理方法是開大節(jié)流閥的開度，減小背壓。

4.2、顫振
安全閥在排放過程中出現(xiàn)的抖動現(xiàn)象，稱其為安全閥的顫振。顫振容易導(dǎo)致金屬疲勞，降低閥門機械性能，造成設(shè)備損壞，引發(fā)安全事故。安全閥發(fā)生顫振主要與閥門使用不當(dāng)或排放管道阻力過大等原因有關(guān)。
(1) 閥門使用不當(dāng)。選用閥門的排放能力太大(相對于必須排放量而言) ，消除的方法是選用額定排量盡可能接近設(shè)備排放量的閥門。
(2) 排放管道阻力過大。排放管道阻力過大會造成排泄時閥門背壓過高，引起閥門顫振。處理方法是降低排放管道的阻力，如增大管徑或減少彎頭數(shù)量。

5、結(jié)語
主安全閥對鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性有重要影響，因此安全閥安裝后必須經(jīng)過整定壓力、機械特性等試驗項目檢驗合格后，方可投入使用。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：電動通風(fēng)蝶閥在煤礦粉層應(yīng)用 
參考文獻
〔1〕保國良. 淺談工業(yè)閥門故障和預(yù)防措施〔J〕. 特鋼技術(shù)，2008，(4) .
〔2〕周辰冬. 淺析鍋爐安全閥〔J〕. 鍋爐制造，2008(3) .
〔3〕劉進. 閥門常見故障原因及處理方法〔J〕. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，21.
〔4〕張梁. 鍋爐安全閥常見的幾種故障分析〔J〕. 甘肅科技，2008，(5) .
〔5〕GB /T 12243 - 2005，彈簧直接載荷式安全閥〔S〕