锅炉弹簧式安全阀泄漏分析

作者:李秋禾 来源:黑龙江省鹤岗市热力公司 点击:  评论: 更新日期:2017年03月16日

[摘 要]分析弹簧式安全阀泄漏的原因,使得改进,并且得以解决。
    [关键词]弹簧式安全阀,泄漏,运行,安装,开启,性能,调整。
    安全阀作为一种用于保护受压设备或管道上的压力释放装置,在使用过程中应该做到准确开启、足量排放、及时回座、可靠密封。但是在实际的实际使用过程中,由于种种原因,常常会影响安全阀的使用性能。弹簧式安全阀由于具有结构紧凑,轻便灵敏,能承受振动等优点,已普遍地应用在锅炉上作为安全泄压装置。但对这种安全阀的选择、安装、使用或调整不当,会造成阀门故障,其中尤以阀门泄漏最为常见。
    弹簧式是指阀瓣与阀座的密封靠弹簧的作用力。弹簧式安全阀的泄漏主要发生在阀瓣与阀座的密封面,而这个密封面的作用原理是这样的:在安全阀的阀瓣上通过调节弹簧的预紧压缩量产生一个向下的力,以此来对抗由于介质压力在该密封副有效面积上产生向上的力。二者的差值在密封面之间产生一个向下的关紧力,这个力的大小应该足以防止透过密封面之间的泄漏。在设备正常工作压力下,阀瓣与阀座密封面处发生超过允许程度的渗漏,安全阀的泄漏不但会引起介质损失。另外,介质的不断泄漏还会使硬的密封材料遭到破坏,但是,常用的安全阀的密封面都是金属材料对金属材料,虽然力求做得光洁平整,但是要在介质带压情况下做到绝对不漏也是非常困难的。
    分析产生安全阀的泄漏可能有以下几个方面原因。
    一、运行方面的原因:由于在密封面上产生蒸汽冲蚀的划痕,或积存水垢污渣,使密封面的密封性能减弱;由于某种原因安全阀弹簧的弹性发生变化,弹簧松弛,从而是向下的压力减弱,引起泄漏。如密封面已损伤,应根据操作程度采用研磨或车削后在研磨的方法加以修复。
    二、安全阀安装不合理:阀体安装不铅直,使阀杆重心不正而被卡住;排汽管道载荷不合理地加在阀体上,使零件的同心度遭到破坏,阀瓣或阀座的密封面歪斜,关紧力不能均匀作用在密封面上导致漏汽。
    锅炉安全阀的安装应主要注意以下事项:
      1、各种安全阀都应垂直安装。
      2、安全阀出口 <http://search.china.alibaba.com/wiki/k-%B3%F6%BF%DA_n-y.html>处应无阻力,避免产生受压现象。
      3、安全阀在安装前应专门测试,并检查其官密封性。
      4、对使用中的安全阀应作定期检查。
     并且安全阀安装还要符合下列要求:
      (l)额定蒸发量大于0.5t/h的锅炉,至少装设两个安全阀:额定蒸发量小于或等于0.5t/h的锅炉,至少装一个安全阀。可分式省煤器出口处、蒸汽过热器出口处都必须装设安全阀。
      (2)安全阀应垂直安装在锅商、集箱的最高位置。在安全阀和锅筒或集箱之间,不得装有取用蒸汽的出口管和阀门。
      (3)要有提升手把和防止随便拧动调整螺钉的装置。
      (4)对于额定蒸汽压力小于或等于3.82MPa的锅炉,安全阀喉径不应小于25mm:对于额定蒸汽压力大于3.82MPa的锅炉,安全阀喉径不应小于20mm。
      (5)安全阀与锅炉的连接管,其截面积应不小于安全阀的进口 <http://search.china.alibaba.com/wiki/k-%BD%F8%BF%DA_n-y.html>截面积。如果几个安全阀共同装设在一根与锅筒直接相连的短管上,短管的通路截面积应不步于所有安全阀排汽面积的1.25倍。
      (6)安全阀一般应装设排汽管,排汽管应直通安全地点,并有足够的截面积,保证排汽畅通。安全阀排气管底部应接到安全地点的疏水管,在排气管和疏水管上都不允许装设阀门,对通往室外的排汽管道应作必要的支承。
    三、安全阀的开启压力是通过改变弹簧预紧压缩量来调节的,每一根弹簧都只能在一定的开启压力范围内工作,并且当工作温度提高时,其最大工作压力即相应下降。可见对安全阀选用不当也是可能产生泄漏的原因。还有相当多的蒸汽锅炉降压运行后,由于蒸汽的比容随着压力的降低而增大,于是安全阀相应排汽时间延长,长期这样必然使得在阀瓣升起的过程中通过的高速蒸汽流对密封面造成冲蚀磨损,以致关闭不严而泄漏。
    四、 弹簧性能不稳定,以及接触高温高压的介质等因素,使弹簧式安全阀不易调整并保持在最佳工作状态,从而造成阀门泄漏。这往往是用户所容易忽视的问题。在安全阀校验过程中,有一个值得注意的普遍情况就是阀门的开启压力不严格地按照规定值调整,对校验后的安全阀漏汽,一般又都不从安全阀的调整方面找原因,而是一换了之。结果使一些无制造、安装缺陷的安全阀失去了继续使用的机会,造成了不应有的浪费。其中大部分安全阀的开启压力与锅炉的正常工作压力很接近,以致密封面的关紧力过小,当阀门的接管过长,受振动或蒸汽压力波动时很容易发生泄漏。同时阀门的回座压力过低,即阀瓣要在蒸汽压力降低很多时才能回座,是密封面受到蒸汽冲蚀时间过长,这可能也是造成泄漏的原因之一。
    五、脏物杂质落到密封面上,将密封面垫住,造成阀芯与阀座间有间隙,从而阀门渗漏。有两种情况会造成密封面上有杂物。一种是在安全阀的研磨时,使用的磨料如果清除不干净,则会残留在密封面上,使阀门的密封性能下降造成泄漏。如果是离线调校,这种情况可以及时得到纠正,不会造成太大影响;而如果是在线调校则没有办法进行处理,造成阀门的长期泄漏。另一种是,安全阀在使用期间,密封面会产生杂质,生成锈污和产生腐蚀。这些都可以造成阀门密封性能的下降产生泄漏。 消除这种故障的方法就是清除掉落到密封面上的脏物及杂质,一般在锅炉准备停炉大小修时,首先做安全门跑砣试验,如果发现漏泄停炉后都进行解体检修,如果是点炉后进行跑砣试验时发现安全门漏泄,估计是这种情况造成的,可在跑砣后冷却20分钟后再跑舵一次,对密封面进行冲刷。 另一种情况是密封面损伤。造成密封面损伤的主要原因有以下几点:一是密封面材质不良。例如,由于多年的检修,安全门阀芯与阀座密封面普遍已经研得很低,使密封面的硬度也大大降低了,从而造成密封性能下降,消除这种现象最好的方法就是将原有密封面车削下去,然后按图纸要求重新堆焊加工,提高密封面的表面硬度。注意在加工过程中一定保证加工质量,如密封面出现裂纹、沙眼等缺陷一定要将其车削下去后重新加工。新加工的阀芯阀座一定要符合图纸要求。目前使用YST103通用钢焊条堆焊加工的阀芯密封面效果就比较好。二是检修质量差,阀芯阀座研磨的达不到质量标准要求,消除这种故障的方法是根据损伤程度采用研磨或车削后研磨的方法修复密封面,修复后应保证密封面平整度,其粗糙度值不低于 0.2。
    六、由于装配不当或有关零件尺寸不合适。在装配过程中阀芯阀座未完全对正或结合面有透光现象,或者是阀芯阀座密封面过宽不利于密封。消除方法是检查阀芯周围配合间隙的大小及均匀性,保证阀芯顶尖孔与密封面同正度,检查各部间隙不允许抬起阀芯;根据图纸要求适当减小密封面的宽度实现有效密封。
    七、阀体结合面渗漏 指上下阀体间结合面处的渗漏现象,造成这种漏泄的主要原因有以下几个方面:一是结合面的螺栓紧力不够或紧偏,造成结合面密封不好。消除方法是调整螺栓紧力,在紧螺栓时一定要按对角把紧的方式进行,最好是边紧边测量各处间隙,将螺栓紧到紧不动为止,并使结合面各处间隙一致。二是阀体结合面的齿形密封垫不符合标准。例如,齿形密封垫径向有轻微沟痕,平行度差,齿形过尖或过坡等缺陷都会造成密封失效。从而使阀体结合面渗漏。在检修时把好备件质量关,采用合乎标准的齿形密封垫就可以避免这种现象的发生。三是阀体结合面的平面度太差或被硬的杂质垫住造成密封失效。对由于阀体结合面的平面度太差而引起阀体结合面渗漏的,消除的方法是将阀门解体重新研磨结合面直至符合质量标准。杂质垫住而造成密封失效的,在阀门组装时认真清理结合面避免杂质落入。
    八、 安全阀起座后不回座或频跳。 安全阀回座压力过低会推迟阀瓣关闭时间,易破坏密封面,若回座压力不符合JB452-1799的标准要求,可利用阀座上的调节圈来调整,调整后将固定螺栓拧紧,以防止调节圈转动。弹簧式安全阀在出厂时将调节圈调在比较高的位置,以便起跳,故回座压力偏低,在实际使用情况下可酌情处理。频跳指的是安全阀回座后,待压力稍一升高,安全阀又将开启,反复几次出现,这种现象称为安全阀的“频跳”。安全阀机械特性要求安全阀在整动作过程中达到规定的开启高度时,不允许出现卡阻、震颤和频跳现象。发生频跳现象对安全阀的密封极为不利,极易造成密封面的泄漏。分析原因主要与安全阀回座压力过高有关,回座压力较高时,容器内过剩的介质排放量较少,安全阀已经回座了,当运行人员调整不当,容器内压力又会很快升起来,所以又造成安全阀动作,像这种情况可通过开大节流阀的开度的方法予以消除。节流阀开大后,通往主安全阀活塞室内的汽源减少,推动活塞向下运动的力较小,主安全阀动作的机率较小,从而避免了主安全阀连续启动。
    九、安全阀的颤振。安全阀在排放过程中出现的抖动现象,称其为安全阀的颤振,颤振现象的发生极易造成金属的疲劳,使安全阀的机械性能下降,造成严重的设备隐患,发生颤振的原因主要有以下几个方面: 一方面是阀门的使用不当,选用阀门的排放能力太大(相对于必须排放量而言),消除的方法是应当使选用阀门的额定排量尽可能接近设备的必需排放量。 另一方面是由于进口管道的口径太小,小于阀门的进口通径,或进口管阻力太大,消除的方法是在阀门安装时,使进口管内径不小于阀门进口通径或者减少进口管道的阻力。排放管道阻力过大,造成排放时过大的北压也是造成阀门颤振的一个因素,可以通过降低排放管道的阻力加以解决。
    十、部分安全阀存在制造质量差的现象。目前国家对安全阀已实行了制造许可制度,市场上供应的安全阀大多是由标有 TS 标识的专业生产单位生产。但仍有一定数量的安全阀制造质量低下,几何尺寸、加工精度误差较大,技术性能达不到要求,造成安全阀早期泄漏。选购安全阀时,应对生产单位和实物进行认真检查和核实。
    安全阀在操作压力下的任何泄漏都必须尽快处理,否则会导致水垢和尘埃杂质在阀瓣和阀座的密封面上集结。提升阀杆时,若杂质吹不掉,则易被夹在密封面之间,造成密封面磨损,泄漏加剧。
    根据标准规范的要求,以及从实际安全阀校验的经验中可得出:对安全阀的调整一般应比较正确地将开启压力整定在上述规定值。如校验后发生泄漏的,考虑到实际的整定值可能会有偏差,可将开启压力在原整定值的开启压力。通常这样做可使泄漏问题得到解决。
    参考文献
    1、《工业管道及阀门维修问答》中国机械工程学会设备与维修工程分会,“机械设备维修问答丛书”编委会 编,机械工业出版社,2009-4-1;
    2、《蒸汽锅炉安全技术监察规程》;
    3、《锅炉安全技术 (第二版)》崔政斌,吴进成 编著, 现代生产安全技术丛书,化学工业出版社 ,2009 年3月;
    4、《电站安全阀应用导则》(DLT959-2005);
    作者简介:李秋禾,女,1974年出生,1998年佳木斯大学工学院热能工程专业毕业,学士学位,副高级职称。现任黑龙江省鹤岗市热力公司锅炉专业工程师,从事链条炉和循环流化床锅炉的安装、运行、检修技术管理工作。
   

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