蒸汽鍋爐主安全閥常見(jiàn)故障及處理方法
時(shí)間:2011-4-21 10:01:34 來(lái)源:溫州尼威閥門 瀏覽數(shù):13286
1、概述
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(guò)規(guī)定值時(shí),主安全閥自動(dòng)開(kāi)啟,排出過(guò)剩的蒸汽,降低系統(tǒng)壓力,保證鍋爐安全運(yùn)行。當(dāng)壓力降到工作壓力以下時(shí),主安全閥自動(dòng)關(guān)閉,防止蒸汽過(guò)分流失,保證鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。另外,安全閥泄放時(shí)發(fā)出較大的響聲,可以起到自動(dòng)報(bào)警的作用。本文旨在討論蒸汽鍋爐主安全閥常見(jiàn)的故障及其原因和解決方法,為設(shè)備的安全有效運(yùn)行提供意見(jiàn)。
2、泄漏故障處理
安全閥使用過(guò)程中出現(xiàn)泄漏會(huì)造成鍋爐系統(tǒng)蒸汽損失,降低運(yùn)行效率,增加運(yùn)行成本。如果長(zhǎng)時(shí)間泄漏,還可能會(huì)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、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(yàn)技術(shù)的限制,無(wú)法完全檢驗(yàn)閥體內(nèi)部質(zhì)量,因此閥體可能存在砂眼或裂紋等缺陷。閥體長(zhǎng)期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(duì)閥體的砂眼和裂紋處采用清除后補(bǔ)焊處理,處理過(guò)程中要保證缺陷清理的干凈,補(bǔ)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(yán)格的檢驗(yàn)方式,避免存在鑄造缺陷的閥體投入使用。
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。閥門長(zhǎng)期處于高低溫交替環(huán)境,排汽時(shí)閥門震動(dòng),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(duì)角擰緊的方式緊固螺栓,邊擰緊邊測(cè)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(biāo)準(zhǔn)或者損壞。齒形密封墊圈與法蘭密封面型號(hào)尺寸不匹配、材質(zhì)硬度不合適、齒形過(guò)尖、過(guò)平、不均勻或存在徑向溝痕等,均會(huì)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(guò)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(guò)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(jìn)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,在長(zhǎng)期惡劣環(huán)境中發(fā)生銹蝕。二是在多次起跳或長(zhǎng)時(shí)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(guò)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(qiáng)小,若該壓強(qiáng)低于鍋爐系統(tǒng)工作壓強(qiáng),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完全密封。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(duì)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。閥瓣和閥座未完全對(duì)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(shí)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(duì)閥門的性能影響很大。長(zhǎng)時(shí)間使用后彈簧可能出現(xiàn)永久性變形失效、剛度減小或接觸面不平行等問(wèn)題,造成閥門泄漏。處理方法是更換彈簧或?qū)椈蛇M(jìn)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(guò)安全壓力,而安全閥不能開(kāi)啟或者起跳高度不夠,可能引發(fā)嚴(yán)重事故,而回座延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或回座壓力太低,會(huì)造成蒸汽大量損失,降低運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
3.1、起跳壓力下不開(kāi)啟
安全閥在起跳壓力下不能正常開(kāi)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。閥門密封面因長(zhǎng)期泄漏腐蝕,受壓面積減小,致使系統(tǒng)壓強(qiáng)達(dá)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(kāi)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(yàn),調(diào)整彈簧預(yù)緊力。
(4) 手動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)閥門動(dòng)作造成阻礙。處理方法是調(diào)整手動(dòng)機(jī)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(kāi)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(kāi)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(guò)大或者零件存在卡阻。這種情況必須對(duì)閥門進(jìn)行拆檢,檢測(cè)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)
安全閥發(fā)生延遲回座時(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)零件與固定零件之間的摩擦力過(guò)大,造成主閥瓣回座遲緩。處理方法是將安全閥運(yùn)動(dòng)部件與固定部件的配合間隙控制在標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(kāi)大主安全閥節(jié)流閥的開(kāi)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(huì)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(lái)量。
3.4、回座壓力過(guò)低
安全閥回座壓力過(guò)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(biāo),排泄量相對(duì)鍋爐蒸發(fā)量太大,導(dǎo)致鍋爐內(nèi)壓力過(guò)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(huì)延緩閥瓣回座速度。解決方法就是認(rèn)真檢查各運(yùn)動(dòng)零件,嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各零件進(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)。
(3) 控制安全閥蒸汽排泄量太大?刂瓢踩y開(kāi)啟后,蒸汽不斷排出,推動(dòng)主安全閥動(dòng)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(shí),在其周圍形成動(dòng)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(dòng)能壓力區(qū)的壓強(qiáng)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(dòng)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(jī)械特性故障處理
GB /T 12243 - 2005 規(guī)定,安全閥動(dòng)作必須穩(wěn)定,應(yīng)無(wú)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(kāi)啟,并且啟閉動(dòng)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(guò)高有關(guān)。如果回座壓力較高,安全閥起跳時(shí)只能排出少量過(guò)剩的蒸汽。鍋爐蒸發(fā)量較大時(shí),系統(tǒng)內(nèi)壓力又會(huì)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(kāi)大節(jié)流閥的開(kāi)度,減小背壓。
4.2、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。顫振容易導(dǎo)致金屬疲勞,降低閥門機(jī)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(guò)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(duì)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(guò)大。排放管道阻力過(guò)大會(huì)造成排泄時(shí)閥門背壓過(guò)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?gòu)濐^數(shù)量。
5、結(jié)語(yǔ)
主安全閥對(duì)鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要影響,因此安全閥安裝后必須經(jīng)過(guò)整定壓力、機(jī)械特性等試驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)合格后,方可投入使用。
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