锅炉安全阀常见故障原因分析及解决措施_李朝清.pdf

6 0锅炉安全阀常见故障原因分析及解决措施李朝清（福建省锅炉压力容器检验研究院泉州分院，福建 泉州 362000）0 引言锅炉安全阀是一种自动阀门，当被保护设备内介质压力超过预设的安全压力值时自动开启，排出一定量的流体，而后在设备内介质压力降至或略低于安全压力值时，又自动关闭，从而起到保护设备的作用1。其按链接方式分为法兰式、螺纹式、焊接式等，按加载机构分为弹簧式跟杠杆重锤式两种。1 锅炉安全阀的概述及选用条件安全阀是锅炉最重要的安全附件之一，在进行安全阀选定时，符合相关规定是其能够安全、稳定运行的前提，这将直接影响到设备的运行安全与相关人员的工作安全，所以必须要给予高度重视与落实到位。蒸汽锅炉应该选择开放式的全启式弹簧法兰式安全阀。在进行选用的过程中，还必须要符合以下几点要求：安全阀不能出现泄漏问题。在起跳、回座等情况下，动作必须足够灵活，在介质压力超过整定压力时，阀瓣能立即开启。在排气期间，安全阀能迅速地打开到阀瓣的全开启高度。继而全量排放，使介质压力迅速下降，降低锅炉工作压力。当介质压力下降至回座压力时，阀门能够第一时间闭合，且确保严密不外泄。2 锅炉安全阀常见故障原因分析及解决措施2.1 泄漏安全阀泄漏是指在规定的密封试验压力下介质从阀座与阀瓣密封面之间泄漏出来的量超过允许值的现象1。它是安全阀最常见的故障之一。泄漏的原因有如下 5 个：1）阀座或阀瓣密封面损伤造成密封面损伤的原因可能是由于腐蚀性介质对金属密封面的侵蚀；也可能是安全阀在安装过程中，带入阀进口腔室或密封面的脏物，以及设备安装时留在安全阀进口管道或设备内的电焊渣、铁锈、及混夹在介质中的各种固体物质等，随安全阀排放时的高速介质流动，冲刷密封面造成的伤痕。解决办法：应根据损伤程度采用研磨或车削后研磨的方法加以修复，修复后应保证密封面平整度，其粗糙度要求 Ra1.6。2）安装不当安装不当主要指安全阀进出口连接管道因为安装不正确所形成的不均匀载荷使阀门同轴度遭受破坏或变形等引起的泄漏。解决办法：重新装配并排除管道附加载荷。3）高温使用于高温介质或安装在高温环境中的安全阀，在阀座或阀芯密封面堆焊层周围可能会产生不均匀的热膨胀以及弹簧受热后刚度变软、预紧力减小、带来密封比压力下降等而引起的泄漏。解决办法：属选用不当时，应根据使用温度，重新选用适合于高温介质的安全阀。对因高温环境造成的泄漏，应采取适当的隔热措施，比如包隔热棉。4）选用不当当所选用安全阀的开启压力与设备实际工作压力过于接近时，由于设备工作压力的波动范围接近或超过安全阀的密封压力，也可能引起阀门的泄漏。摘要：安全阀作为锅炉的安全附件，必须能有效动作才能保证锅炉的运行安全。但是，在实际运行期间，锅炉安全阀会出现不同的故障与问题，本文对其存在的故障展开探讨，分析故障原因，提出相应的解决措施，并详细介绍了安全阀日常检修的要点。关键词：锅炉安全阀；故障原因；解决措施中图分类号：X933 文献标志码：A研究与探讨6 1在用工业锅炉解决办法：根据弹簧工作压力范围进行重新定压，若已超出工作压力范围，则应更换工作压力等级与其相符的弹簧或者阀门。5）脏物夹在密封面上由于装配不当，使密封面夹带脏物或设备和管道里的脏物冲夹在密封面上等，都将造成阀门密封不严而泄漏。解决办法：可使用提升扳手或其他方法将阀门开启数次把脏物吹去若无法吹除则要拆开阀门加以清除。2.2 安全阀动作不灵敏安全阀动作不灵活是指安全阀开启、回座时动作不灵活、清脆或开启后不回座等现象。其主要原因如下 3 个。1）运动部件有碰伤、拉毛、铁锈或毛刺等缺陷，装配时又没有及时清除，造成排放时部件之间的卡阻现象。解决办法：根据运动部件损伤程度加以修复或者更换。2）管道或者设备中的脏物如电焊渣、铁锈等，随安全阀排放出的介质冲到运动部件的间隙中引起运动件之间的卡阻。解决办法：清洗设备或者管道后再装上安全阀。3）安全阀在长时间运行中未曾动作，且又未作定期检查、维修而造成阀门运动件之间的锈阻和腐蚀。解决办法：根据零件损坏情况重新拆洗或者更换阀门并建立定期检修制度。2.3 安全阀的动作性能指标达不到设计要求这里指的是那些在制造厂出厂时性能合格的安全阀产品，在使用过程中由于安装、选型或检修中装配、调整不当等原因所引起的性能变化。2.3.1 开启压力变化造成开启压力变化的原因有 3 个。1）整定压力的误差包括多种因素，但主要有：定压使用的介质与实际使用介质不同，常温定压与高温介质之间的温差；定压所使用的压力表与实际运行用的压力表精度等级的差别以及定压操作人员的操作水平与压力表读数误差等，这些测量误差都可能造成安全阀实际开启压力超过开启压力允许误差的范围。解决办法：找出操作误差的原因并采取适当措施消除之。重新调整调节螺杆，调整完将防松螺母并紧。2）环境温度的变化：安全阀在使用过程中由于环境温度较大幅度的变化也将造成弹簧刚度的变化，使其实际开启压力偏离原先的整定压力。一般情况下，温度上升会引起弹簧刚度变小，使开启压力下降。解决办法：重新调整调节螺杆，调整完将防松螺母并紧。3）选用非背压平衡式安全阀，当其排出管既有背压力发生变化时，阀门的开启压力也随之变化，排放管背压力增加，开启压力也增加。解决办法：找出背压力变动的原因并加以消除，一般原因是排放管管径过小或者排放管过长，只需要增大排放管管径或者缩短排放管。当实际工况不允许调整排放管而背压变化量又较大时应选用背压平衡式波纹管安全阀。2.3.2 排放压力或回座压力变化引起排放压力和回座压力变化的主要原因有2个。1）调节圈位置变动：制造厂出厂的安全阀，其调节圈的相对位置通常经过试验而被固定在某一位置上并加以铅封。若因调节圈固定螺钉松动或阀门重新装配时，调节圈偏离原来的位置，将使阀门的排放压力与回座压力发生变化。解决办法：应重新调试，调整后应将固定螺钉锁紧并加以铅封。2）排放管流动阻力过大：当所选用的排放管内研究与探讨6 2研究与探讨径和长度不合理时，阀门排放时会因排放管的阻力太大而造成回座压力升高的现象。解决办法：加大排放管内径或缩短排放管长度。2.4 阀门频跳安全阀频跳是指阀芯迅速异常地来回运动，在运动中阀芯接触阀座。这是安全阀调试中所不允许出现的现象。造成频跳的原因有 5 个。1）阀门通径选用不当，即所选用阀门的排放能力过大（相对于设备必须的排量而言），排放能力过大会导致安全阀间断排气，频繁动作则会容易使密封面碰伤磨损。解决办法：应根据设备必需的排量，重新计算并选用排量与其相接近的安全阀。2）进口管道的阻力太大，通常要求安全阀排放时，进口管道中的压降不超过最大允许启闭压差（整定压力与回座压力之差）的 1/3 或不大于整定压力 3%（以实际排放时较小值为准）。解决办法：增大进口管内径，使之大于阀门进口通径或缩短进口管道的长度。3）排放管道的阻力太大，根据排放管道安装的基本要求可知：与安全阀连接的排放管道应不影响安全阀的排量。排放管道的横截面积应不小于安全阀出口截面积。对安全阀出口侧存在的可能影响整定压力或排量的背压力（排放背压力或附加背压力）应给予考虑。对于弹簧式安全阀，弹簧设定时不考虑静压力的影响，出口管道的背压力与附加背压力之和一般不大于整定压力的 10%。对于波纹被压平衡式安全阀一般不大于 50%，以避免造成过大背压，影响阀门动作。解决办法：增大排放管内径或缩短排放管长度并在管道低点设置一个排液孔，防止介质积液形成反作用力。4）弹簧刚度太大会造成阀门瞬间排气快速回座，无法形成持续有效排气，系统压力就无法下降至正常工作压力，阀门进口管道位置压力骤降而系统内部压力未发生明显下降会导致阀门频繁动作。解决办法：检查弹簧工作压力等级是否与阀门的开启压力相符合。如不符合则需更换相符压力等级的弹簧或者阀门。5）调节圈的位置不当，上调节圈用来改变流动介质在阀瓣下侧反射后折转的角度，从而改变流体作用力的大小，以此来调节回座压力。升高上调节圈时，折转角减小，流体作用力随之减小，从而使回座压力增高。反之，当降低上调节圈时，回座压力降低。当然，上调节圈在改变回座压力的同时，也影响到排放压力，即升高上调节圈使排放压力有所升高，降低上调节圈使排放压力有所降低，但其影响程度不如回座压力那样明显。下调节圈主要用来缩小阀门比例，开启的阶段和调节排放压力，同时也对回座压力有所影响。下调节圈用来改变阀瓣与调节圈之间通道的大小，从而改变阀门初始开启时压力在阀瓣与调节圈之间腔室内积聚程度的大小。当升高阀座调节圈时，压力积聚的程度增大，从而使阀门比例开启的阶段减小而较快地达到突然的急速开启。因此，升高阀下调节圈能使排放压力有所降低。应当注意的是，下调节圈亦不可升高到过分接近阀瓣。那样，密封面处的泄漏就可能导致阀门过早地突然开启，但由于此时介质压力还不足以将阀瓣保持在开启位置，阀瓣随即又关闭，于是阀门发生频跳。解决办法：按制造厂提供的位置进行重新调整。3 锅炉安全阀的日常检修与注意要点总结3.1 按照要求做好日常检修和维护工作锅炉安全阀在使用中应当按照以下要求做好日常检修和维护工作。1）安全阀使用单位需要经常检查安全阀的密封性能及其管路连接处的密封性能。2）运行中安全阀开启后，需要检查其有无异常情况，并且进行记录。3）如果运行中发现安全阀不正常（泄漏或者其他故障）时，须及时进行检修或者更换。4）锅炉运行中，安全阀须定期进行手动排放试验，锅炉停止使用后又重新启用时，安全阀也须进行手动排放试验。3.2 定期检查分为在线检查和离线检查1）在线检查指在在线状态下（安全阀安装在设备上受压或不受压状态下）对安全阀进行的检查。从事检查的人员必须是受过专业培训并取得特种设备作业人员证书的人员。在线检查包括以下内容：安全阀安装是否正确；安全阀的资料是否齐全（铭牌、质量证明文件、安装号、检验记录及报告；安全阀外部调节机构的铅封是否完好；有无影响安全阀正常功能的因素；必须设置截断阀的情况时，其安全阀进口前和出口后6 3研究与探讨的截断阀铅封是否完好并且处于正常开启位置；安全阀有无泄漏；安全阀外表有无腐蚀情况；为波纹管设置的泄出孔应当敞开和清洁；提升扳手动作有效，并且处于适当位置；安全阀外部相关附件完整无损并且正常。2）离线检查是指在离线状态下，将安全阀从设备上拆下，对安全阀进行的检查。当出现以下情况时，应当进行安全阀的离线检查：安全阀校验有效期已经到期；在线运行时，安全阀出现故障或者性能不正常；安全阀从被保护设备上拆卸。离线检查包括以下内容：从被保护设备上拆卸安全阀；宏观检查；检查整定压力；分解安全阀，并且对零件进行清洗和检查；零件的检修和更换；重新装配安全阀；调整整定压力；检查阀座及其密封垫片的密封性；完成必须的记录。3.3 更换与报废安全阀有以下情况时，应当停止使用并且更换，其中有到项问题的安全阀应当予以报废。阀瓣和阀座密封面损坏，已经无法修复；导向零件锈蚀严重，已经无法修复；调节圈锈蚀严重，已经无法进行调节；弹簧腐蚀，已经无法使用；附件不全而无法配置；历史记录丢失；选型不当。3.4 锅炉安全阀定期校验锅炉安全阀一般每年至少校验一次，安全技术规范有相应规定的从其规定。经解体、修理或者更换部件的安全阀，应当重新进行校验。3.5 使用单位的技术档案安全阀使用单位的技术档案应当包括以下内容：安全阀制造单位的产品质量证明文件、安装及其使用维护、检验说明书；安全阀定期检查记录及报告；延期校验的批准文件；安全阀的日常使用状况和维护保养记录；安全阀运行故障和事故记录。3.6 定期校验记录及报告安全阀维护、检修和检验单位的技术档案应当包括安全阀维护、检修记录和安全阀定期校验记录及报告。安全阀报废时，还应当有报废安全阀的有关记录档案。3.7 安全阀的调整和修理安全阀的调整和修理，包括改变整定压力，应由安全阀的制造厂、制造厂授权的代表或经专业培训取得相应资格的人员来执行。修理安全阀所用的关键备件应由原制造厂提供；如果由授权的代理机构制造时，则应满足原零件的技术要求。所谓“关键零件”是指其设计状况对保证安全阀的性能具有关键性影响的零件，至少包括阀座、阀瓣、阀瓣座、阀瓣芯、导向套、阀杆或阀杆组件、调节圈和弹簧