化工蒸汽鍋爐安全閥故障及解決方案

                                上海申弘閥門有限公司
  化工蒸汽鍋爐采用*的吊膽折射式設計，延長煙氣在爐內的滯留時間，使其熱量充分燃燒吸收，有效降低排煙溫度。化工蒸汽鍋爐具有環保性能好，節約能源等顯著特點。化工蒸汽鍋爐與普通鍋爐相比節能80％，爐膛高溫區 采用加厚處理，有效的延長鍋爐的使用壽命（8——12年）。化工蒸汽鍋爐廣泛用于企業、機關、學校、*、醫院、蒸汽浴、洗浴、小區取暖、食品加工，適用于環保治理的重點地區，為廣大客戶提供 的環保、節能鍋爐。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。安全閥是特種設備（鍋爐、壓力容器、壓力管道等）上的一種限壓、泄壓起到安全保護作用的重要附件。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調節閥,氣動調節閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。安全閥一般直接安裝在特種設備上的，他的設計、制造、安裝、使用、檢驗等都要符合特種設備相關規定的要求，因為它的動作可靠性和性能好壞直接關系到設備和人身的安全，并與節能和環境保護緊密相關  

一、常見的安全閥一般有以下幾種：
1、按整體結構和加載結構的形式可分為重錘杠桿式安全閥、彈簧式安全閥和控制式3種。
2、按閥瓣式開啟高度與閥流通直徑之比可分為微啟式和全啟式安全閥。
3、按安全閥氣體排放的方式可以分為全封閉式、半封閉式和敞開式3種

二、選用合適的安全閥應從以下幾個方面考慮:
1、結構形式，主要取決于設備的工藝條件以及工作介質、特性。一般鍋爐、壓力容器泄放量不大的情況多選用彈簧式安全閥，否則選擇全啟式安全閥比較好。
2、如果介質有毒、易燃易爆，應選封閉式安全閥
3、每個安全閥都有自己的工作壓力范圍，選用時應按照實際需求進行選擇。
4、選用的安全閥的排放量必須大于設備的泄放量，這樣才能保證部分介質被排除，避免壓力繼續升高。
三、安裝注意事項
1、各種安全閥都應垂直安裝。
2、安全閥出口處應無阻力，避免產生受壓現象。
3、安全閥在安裝前應專門測試，并檢查其密封性。
4、對使用中的安全閥應作定期檢查
四、應用中安全閥常見故障：
    在對安全閥正常使用以及進行校驗時，由于設計、制造或者使用不當會造成各種故障。這些故障不及時消除，會使影響安全閥功效及使用壽命，嚴重時還會危及用戶生命安全。
1、安全閥泄漏問題。
閥瓣與閥座密封面處發生超過允許程度的滲漏，原因及解決方法：
a、出現滲漏是因為閥瓣和閥座密封面之間有贓物，可以將閥多開幾次沖下就行。
b、密封面損傷，可以根據損傷程度采用研磨或車削后研磨的方法加以修復。
c、閥桿彎曲、傾斜扽。應重新裝配或更換
2、到規定壓力時不開啟和到規定壓力不關閉，這都是由于安全閥定位不準造成的，應重新調整彈簧的壓縮量或重錘的位置或者更換彈簧即可。
3、安全閥排氣后壓力繼續上升。這主要是因為安全閥的排放量沒有到達設備的排放量，應該選用合適的安全閥。
4、閥瓣頻跳或振動。這主要是因為彈簧剛度太大，該改用剛度適當的彈簧。
5、安全閥排放后不回座，原因：彈簧彎曲，閥桿、閥瓣安 裝位置不正或被卡住造成的，應重新裝配。

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*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*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*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*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。

化工蒸汽鍋爐缺水的現象：
    (1)水位低于zui低安全水位線，或看不見水位，水位表玻璃管（板）上呈白色。
    (2)雙色水位計呈全部氣相指示顏色。
    (3)高低水位警報器發生低水位警報信號。
    (4)低水位聯鎖裝置，水位低于規定值應使送風機、引風機、爐排減速器電機停止運行。
    (5)過熱器汽溫急劇上升，高于正常出口汽溫。
    (6)鍋爐排煙溫度升高。
    (7)給水流量小于蒸汽流量，如若因爐管或省煤器管破裂造成缺水時，則出現相反現象。
    (8)缺水嚴重時，可嗅到焦味。
    (9)缺水嚴重時，從爐門可見到燒紅的水冷壁管。
    (10)缺水嚴重時，爐管可能破裂，這時可聽到有爆破聲，蒸汽和煙氣將從爐門、看火門處噴出。
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。
4.2、顫振
安全閥在排放過程中出現的抖動現象，稱其為安全閥的顫振。顫振容易導致金屬疲勞，降低閥門機械性能，造成設備損壞，引發安全事故。安全閥發生顫振主要與閥門使用不當或排放管道阻力過大等原因有關。
(1) 閥門使用不當。選用閥門的排放能力太大(相對于必須排放量而言) ，消除的方法是選用額定排量盡可能接近設備排放量的閥門。
(2) 排放管道阻力過大。排放管道阻力過大會造成排泄時閥門背壓過高，引起閥門顫振。處理方法是降低排放管道的阻力，如增大管徑或減少彎頭數量。

 化工蒸汽鍋爐特點：
    1、安全：常壓設計，不需年檢，配有缺水、常溫報警等保護功能，并采用高標準，高質量的輔機、附件和自動數控設備，保證熱水鍋爐更安全、更穩定運行。
    2、環保：以生物質顆粒為燃，燃燒無煙、無塵、無異味。無硫化物排放，清潔環保，鍋爐排放達到國家一類地區時段使用標準。
    3、節能：該型熱水鍋爐采用四爐膛、五回程設計，受熱面積大，熱效率高，采用懸浮式燃燒技術，配合合理的煙氣流速，使鍋爐的熱效率85%以上。排煙口溫度低，正常溫度在120℃。
    4、自動化程度高：采用數字控制系統，自動點火，自動進料，自動起爐、停爐，操作方便，無需專業爐工。

5、結語
主安全閥對鍋爐運行的安全性和經濟性有重要影響，因此安全閥安裝后必須經過整定壓力、機械特性等試驗項目檢驗合格后，方可投入使用。
參考文獻
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與本文相關的論文有：礦山電動插板閥