蒸汽鍋爐主安全閥常見故障及處理方法

2013-05-25 曹松棣海軍駐哈爾濱地區艦船配套軍事代表室

1、概述

　　主安全閥是蒸汽鍋爐重要的安全附件之一。當鍋爐系統中的壓力超過規定值時，主安全閥自動開啟，排出過剩的蒸汽，降低系統壓力，保證鍋爐安全運行。當壓力降到工作壓力以下時，主安全閥自動關閉，防止蒸汽過分流失，保證鍋爐運行的經濟性。另外，安全閥泄放時發出較大的響聲，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泄漏會造成鍋爐系統蒸汽損失，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部密封界面破損，引發安全事故。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，內部鑄造質量不易控制。受閥體鑄造形狀和檢驗技術的限制，無法完全檢驗閥體內部質量，因此閥體可能存在砂眼或裂紋等缺陷。閥體長期處于高低溫交替的環境中，產生熱疲勞損傷和蠕變，容易導致閥體泄漏，甚至引發安全事故。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。

2.2、法蘭面泄漏

　　為了便于維修和更換，多數安全閥與鍋爐之間(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。閥門長期處于高低溫交替環境，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異物。在閥門安裝過程中因環境污濁等原因，硬質異物粘在法蘭面上，導致結合面出現缺陷，引起泄漏。處理方法是拆下閥門，清理雜質，并研磨結合面直至符合要求，在較清潔的環境中安裝閥門，避免雜質落入。

2.3、閥門密封面泄漏

　　安全閥密封面一般由金屬材料制成，即使經過精密的加工，閥門很難做到絕對的密封。引起閥門密封面泄漏的情況很復雜。

　　(1) 密封面進入異物。雜質和臟物等落到密封面上，造成閥瓣與閥座間存在間隙，導致泄漏。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不良，在長期惡劣環境中發生銹蝕。二是在多次起跳或長時間工作后，密封面出現磨損。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完全密封。處理方法是拆解閥門，消除卡阻。

　　(5) 裝配不當。由于閥門密封面采用金屬材質，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。閥瓣和閥座未完全對正、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，彈簧質量對閥門的性能影響很大。長時間使用后彈簧可能出現永久性變形失效、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對彈簧進行修磨，并調整壓緊力。

3、啟閉故障處理

　　鍋爐系統壓力超過安全壓力，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。

　　(1) 零件卡阻。導向套、襯套、閥桿等零件因間隙太小或表面不光滑，導致閥瓣不能起跳。處理方法是拆解閥門，消除卡阻后重新裝配。

　　(2) 密封面受損。閥門密封面因長期泄漏腐蝕，受壓面積減小，致使系統壓強達到后，作用在閥瓣上的壓力不足，安全閥不能在預定的壓力下開啟。處理方法是更換或維修閥門密封面。

　　(3) 彈簧預緊力太大。處理方法是重新整定試驗，調整彈簧預緊力。

　　(4) 手動機構對閥門動作造成阻礙。處理方法是調整手動機構，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，復查零件加工精度及表面光潔度，保證裝配質量。

3.3、延遲回座時間過長

　　安全閥發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。

　　(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。

　　(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流閥的開度或增大節流孔孔徑。

　　(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。

　　(1) 閥門規格不匹配。主安全閥公稱直徑超標，排泄量相對鍋爐蒸發量太大，導致鍋爐內壓力過低。處理方式是選擇規格匹配的主安全閥。

　　(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整至標準范圍內。

　　(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。由于蒸汽是經由控制安全閥的閥瓣與導向套之間的間隙流向主安全閥活塞室的，當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，將閥瓣抬高，使控制安全閥繼續排放。蒸汽排放量越大，閥瓣部位動能壓力區的壓強越大，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節閥關小，增大背壓，減少控制安全閥蒸汽流量，降低動能壓力區內的壓力，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 規定，安全閥動作必須穩定，應無頻跳、顫振及卡阻等現象。

4.1、頻跳

　　安全閥回座后，待壓力稍一升高，安全閥又開啟，并且啟閉動作反復幾次出現，這種現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。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。鍋爐蒸發量較大時，系統內壓力又會很快上升，造成閥門再次起跳。避免頻跳常用的處理方法是開大節流閥的開度，減小背壓。