鍋爐安全閥閥門(mén)故障分析的論文

　　簡(jiǎn)介：分析了鍋爐安全閥閥門(mén)漏泄、閥體結合面滲漏、沖量安全閥動(dòng)作后主安全閥不動(dòng)作、沖量安全閥回座后主安全閥延遲回座時(shí)間過(guò)長(cháng)以及安全閥的回座壓力低、頻跳和顫振等常見(jiàn)的故障原因，并針對故障原因提出了解決方法。

　　關(guān)鍵字：安全閥沖量安全閥主安全閥

　　1、前言オ

　　安全閥是一種非常重要的保護用閥門(mén)，廣泛地用在各種壓力容器和管道系統上，當受壓系統中的壓力超過(guò)規定值時(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安全運行，防止事故的發(fā)生，而當系統內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お

　　2.1、閥門(mén)漏泄

　　在設備正常工作壓力下，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不漏也是非常困難的。因此，對于工作介質(zhì)是蒸汽的安全閥，在規定壓力值下，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)，一般在鍋爐準備停爐大小修時(shí)，首先做安全門(mén)跑砣試驗，如果發(fā)現漏泄停爐后都進(jìn)行解體檢修，如果是點(diǎn)爐后進(jìn)行跑砣試驗時(shí)發(fā)現安全門(mén)漏泄，估計是這種情況造成的，可在跑砣后冷卻20分鐘后再跑舵一次，對密封面進(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，閥芯閥座研磨的達不到質(zhì)量標準要求，消除這種故障的方法是根據損傷程度采用研磨或車(chē)削后研磨的方法修復密封面。

　　造成安全閥漏泄的另一個(gè)原因是由于裝配不當或有關(guān)零件尺寸不合適。在裝配過(guò)程中閥芯閥座未完全對正或結合面有透光現象，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；根據圖紙要求適當減小密封面的寬度實(shí)現有效密封。

　　2.2、閥體結合面滲漏

　　指上下閥體間結合面處的滲漏現象，造成這種漏泄的主要原因有以下幾個(gè)方面：一是結合面的螺栓緊力不夠或緊偏，造成結合面密封不好。消除方法是調整螺栓緊力，在緊螺栓時(shí)一定要按對角把緊的方式進(jìn)行，最好是邊緊邊測量各處間隙，將螺栓緊到緊不動(dòng)為止，并使結合面各處間隙一致。二是閥體結合面的齒形密封墊不符合標準。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。從而使閥體結合面滲漏。在檢修時(shí)把好備件質(zhì)量關(guān)，采用合乎標準的齒形密封墊就可以避免這種現象的發(fā)生。三是閥體結合面的平面度太差或被硬的雜質(zhì)墊住造成密封失效。對由于閥體結合面的平面度太差而引起閥體結合面滲漏的，消除的方法是將閥門(mén)解體重新研磨結合面直至符合質(zhì)量標準。由于雜質(zhì)墊住而造成密封失效的，在閥門(mén)組裝時(shí)認真清理結合面避免雜質(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)對運行中的鍋爐來(lái)說(shuō)危害是非常大的，是重大的設備隱患，嚴重影響設備的安全運行，一旦運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，使設備超壓運行極易造成設備損壞及重大事故。

　　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，當承壓容器內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)從容器內通過(guò)管路沖向主安全閥活塞室內，在活塞室內將有一個(gè)微小的擴容降壓，假如此時(shí)活塞室內的壓強為P1，活塞節流面積為Shs，此時(shí)作用在活塞上的f1為：

　　f1=P1×Shs……………………(1)

　　假如此時(shí)承壓容器內的介質(zhì)的壓強為P2，閥芯的面積為Sfx，則此時(shí)介質(zhì)對閥芯一個(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狿1≈P2

　　假如將彈簧通過(guò)閥桿對閥芯向上的拉力設為f3及將運動(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)閥桿對閥芯向上的拉力f3及運動(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)運動(dòng)部件有卡阻現象。這可能是由于裝配不當，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號爐大修前過(guò)熱主安全門(mén)跑砣試驗時(shí)，發(fā)生了主安全門(mén)拒動(dòng)。檢修時(shí)解體檢查發(fā)現，活塞室內有大量的銹垢及雜質(zhì)，活塞在活塞室內無(wú)法運動(dòng)，從而造成了主安全門(mén)拒動(dòng)。檢修時(shí)對活塞，脹圈及活塞室進(jìn)行了除銹處理，對活塞室溝痕等缺陷進(jìn)行了研磨，裝配前將活塞室內壁均勻地涂上鉛粉，并嚴格按次序對閥門(mén)進(jìn)行組裝。在鍋爐水壓試驗時(shí)，對脈沖管進(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)行安全閥跑砣試驗一切正常。

　　二是主安全門(mén)活塞室漏氣量大。當閥門(mén)活塞室漏氣量大時(shí)，式（1)中的f1一項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)大達不到密封要求有關(guān)系。

　　例如，3～9號爐主安全閥對活塞環(huán)的質(zhì)量要求是活塞環(huán)的棱角應圓滑，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，透光應不大于周長(cháng)的1／6。對活塞室內要求是，活塞室內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，應光潔無(wú)擦傷，但解體檢修時(shí)檢查發(fā)現每臺爐主安全門(mén)的活塞環(huán)、活塞及活塞室都不符合檢修規程要求，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重，嚴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：對活塞室內表面進(jìn)行處理，更換合格的活塞及活塞環(huán)，在有節流閥的沖量安全裝置系統中關(guān)小節流閥開(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，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號爐大修時(shí)，將兩臺重錘式?jīng)_量安全閥換成兩臺哈爾濱閥門(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號爐飽和安全閥定砣完畢，進(jìn)行跑砣試驗時(shí)造成主安全閥拒動(dòng)。后來(lái)我們將沖量安全閥解體，將其導向套與閥芯配合部分的.間隙擴大，以增加其通流面積，再次跑砣試驗一次成功。所以說(shuō)沖量安全閥與主安全閥匹配不當，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(cháng)

　　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A(yíng)42Y-P5413.7VDg100型安全閥上，因為這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)大節流閥的開(kāi)度和加大節流孔徑加以解決，節流閥的開(kāi)度開(kāi)大與節流孔徑的增加都使留在脈沖管內的蒸汽迅速排放掉，從而降低了活塞內的壓力，使其作用在活塞上向下運動(dòng)的推力迅速減小，閥芯在集汽聯(lián)箱內蒸汽介質(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動(dòng)部件與固定部件的配合間隙控制臺標準范圍內。

　　2.5、安全閥的回座壓力低

　　安全閥回座壓力低對鍋爐的經(jīng)濟運行有很大危害，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)排出量不夠而繼續升高，所以脈沖管內的蒸汽沿汽包或集氣聯(lián)箱繼續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，將閥芯抬高，于是達到?jīng)_量安全閥繼續排放，蒸汽排放量越大，閥芯部位動(dòng)能壓力區的壓強越大，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)能壓力區內的壓力，從而使沖量安全閥回座。

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

　　消除這種故障的方法是認真檢查閥芯及導向套各部分尺寸，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)分節流，而使局部壓力升高形成很高的動(dòng)能壓力區。

　　造成回座壓力低的另一個(gè)原因就是各運動(dòng)零件磨擦力大，有些部位有卡澀，解決方法就是認真檢查各運動(dòng)部件，嚴格按檢修標準對各部件進(jìn)行檢修，將各部件的配合間隙調整至標準范圍內，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，反復幾次出現，這種現象稱(chēng)為安全閥的“頻跳”。安全閥機械特性要求安全閥在整動(dòng)作過(guò)程中達到規定的開(kāi)啟高度時(shí)，不允許出現卡阻、震顫和頻跳現象。發(fā)生頻跳現象對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高有關(guān)，回座壓力較高時(shí)，容器內過(guò)剩的介質(zhì)排放量較少，安全閥已經(jīng)回座了，當運行人員調整不當，容器內壓力又會(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)大節流閥的開(kāi)度的方法予以消除。節流閥開(kāi)大后，通往主安全閥活塞室內的汽源減少，推動(dòng)活塞向下運動(dòng)的力較小，主安全閥動(dòng)作的機率較小，從而避免了主安全閥連續啟動(dòng)。

　　2.7、安全閥的顫振

　　安全閥在排放過(guò)程中出現的抖動(dòng)現象，稱(chēng)其為安全閥的顫振，顫振現象的發(fā)生極易造成金屬的疲勞，使安全閥的機械性能下降，造成嚴重的設備隱患，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，選用閥門(mén)的排放能力太大（相對于必須排放量而言），消除的方法是應當使選用閥門(mén)的額定排量盡可能接近設備的必需排放量。

　　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、結束語(yǔ)

　　對鍋爐安全閥的常見(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，并采用機械和熱工控制雙重保護，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)才能得心應手，對保證設備的安全運行有著(zhù)重要的意義。