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。
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