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(shè)計，延長煙氣在爐內(nèi)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(huán)保性能好，節(jié)約能源等顯著特點。化工蒸汽鍋爐與普通鍋爐相比節(jié)能80％，爐膛高溫區(qū) 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(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校、*、醫(yī)院、蒸汽浴、洗浴、小區(qū)取暖、食品加工，適用于環(huán)保治理的重點地區(qū)，為廣大客戶提供 的環(huán)保、節(jié)能鍋爐。主安全閥是蒸汽鍋爐重要的安全附件之一。當(dāng)鍋爐系統(tǒng)中的壓力超過規(guī)定值時，主安全閥自動開啟，排出過剩的蒸汽，降低系統(tǒng)壓力，保證鍋爐安全運(yùn)行。當(dāng)壓力降到工作壓力以下時，主安全閥自動關(guān)閉，防止蒸汽過分流失，保證鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。另外，安全閥泄放時發(fā)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(shè)備的安全有效運(yùn)行提供意見。安全閥是特種設(shè)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(hù)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(diào)節(jié)閥,氣動調(diào)節(jié)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(shè)備上的，他的設(shè)計、制造、安裝、使用、檢驗等都要符合特種設(shè)備相關(guān)規(guī)定的要求，因為它的動作可靠性和性能好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，并與節(jié)能和環(huán)境保護(hù)緊密相關(guān)  

一、常見的安全閥一般有以下幾種：
1、按整體結(jié)構(gòu)和加載結(jié)構(gòu)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(yīng)從以下幾個方面考慮:
1、結(jié)構(gòu)形式，主要取決于設(shè)備的工藝條件以及工作介質(zhì)、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(zhì)有毒、易燃易爆，應(yīng)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(yīng)按照實際需求進(jìn)行選擇。
4、選用的安全閥的排放量必須大于設(shè)備的泄放量，這樣才能保證部分介質(zhì)被排除，避免壓力繼續(xù)升高。
三、安裝注意事項
1、各種安全閥都應(yīng)垂直安裝。
2、安全閥出口處應(yīng)無阻力，避免產(chǎn)生受壓現(xiàn)象。
3、安全閥在安裝前應(yīng)專門測試，并檢查其密封性。
4、對使用中的安全閥應(yīng)作定期檢查
四、應(yīng)用中安全閥常見故障：
    在對安全閥正常使用以及進(jìn)行校驗時，由于設(shè)計、制造或者使用不當(dāng)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(yán)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(fā)生超過允許程度的滲漏，原因及解決方法：
a、出現(xiàn)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(jù)損傷程度采用研磨或車削后研磨的方法加以修復(fù)。
c、閥桿彎曲、傾斜扽。應(yīng)重新裝配或更換
2、到規(guī)定壓力時不開啟和到規(guī)定壓力不關(guān)閉，這都是由于安全閥定位不準(zhǔn)造成的，應(yīng)重新調(diào)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(xù)上升。這主要是因為安全閥的排放量沒有到達(dá)設(shè)備的排放量，應(yīng)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(dāng)?shù)膹椈伞?br>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(yīng)重新裝配。

2、泄漏故障處理
安全閥使用過程中出現(xiàn)泄漏會造成鍋爐系統(tǒng)蒸汽損失，降低運(yùn)行效率，增加運(yùn)行成本。如果長時間泄漏，還可能會造成安全閥內(nèi)部密封界面破損，引發(fā)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(chǎn)，內(nèi)部鑄造質(zhì)量不易控制。受閥體鑄造形狀和檢驗技術(shù)的限制，無法*檢驗閥體內(nèi)部質(zhì)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(huán)境中，產(chǎn)生熱疲勞損傷和蠕變，容易導(dǎo)致閥體泄漏，甚至引發(fā)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(bǔ)焊處理，處理過程中要保證缺陷清理的干凈，補(bǔ)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(zhì)量好的閥體，采用嚴(yán)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(shù)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(huán)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(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)異物。在閥門安裝過程中因環(huán)境污濁等原因，硬質(zhì)異物粘在法蘭面上，導(dǎo)致結(jié)合面出現(xiàn)缺陷，引起泄漏。處理方法是拆下閥門，清理雜質(zhì)，并研磨結(jié)合面直至符合要求，在較清潔的環(huán)境中安裝閥門，避免雜質(zhì)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(jīng)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(fù)雜。
(1) 密封面進(jìn)入異物。雜質(zhì)和臟物等落到密封面上，造成閥瓣與閥座間存在間隙，導(dǎo)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(zhì)不良，在長期惡劣環(huán)境中發(fā)生銹蝕。二是在多次起跳或長時間工作后，密封面出現(xiàn)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(jù)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(qiáng)小，若該壓強(qiáng)低于鍋爐系統(tǒng)工作壓強(qiáng)，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(dāng)。由于閥門密封面采用金屬材質(zhì)，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(zhì)量對閥門的性能影響很大。長時間使用后彈簧可能出現(xiàn)*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?qū)椈蛇M(jìn)行修磨，并調(diào)整壓緊力。

化工蒸汽鍋爐缺水的現(xiàn)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(fā)生低水位警報信號。
    (4)低水位聯(lián)鎖裝置，水位低于規(guī)定值應(yīng)使送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排減速器電機(jī)停止運(yùn)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(xiàn)相反現(xiàn)象。
    (8)缺水嚴(yán)重時，可嗅到焦味。
    (9)缺水嚴(yán)重時，從爐門可見到燒紅的水冷壁管。
    (10)缺水嚴(yán)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(tǒng)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(fā)嚴(yán)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(guān)。
(1) 零件卡阻。導(dǎo)向套、襯套、閥桿等零件因間隙太小或表面不光滑，導(dǎo)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(tǒng)壓強(qiáng)達(dá)到后，作用在閥瓣上的壓力不足，安全閥不能在預(yù)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(yù)緊力太大。處理方法是重新整定試驗，調(diào)整彈簧預(yù)緊力。
(4) 手動機(jī)構(gòu)對閥門動作造成阻礙。處理方法是調(diào)整手動機(jī)構(gòu)，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(guī)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(jìn)行拆檢，檢測彈簧性能，復(fù)查零件加工精度及表面光潔度，保證裝配質(zhì)量。
3.3、延遲回座時間過長
安全閥發(fā)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(guān)。
(1) 零件摩擦。安全閥運(yùn)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(yùn)動部件與固定部件的配合間隙控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
(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(jié)流閥的開度或增大節(jié)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(diào)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(guī)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(guān)。
(1) 閥門規(guī)格不匹配。主安全閥公稱直徑超標(biāo)，排泄量相對鍋爐蒸發(fā)量太大，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)壓力過低。處理方式是選擇規(guī)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(rèn)真檢查各運(yùn)動零件，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)對各零件進(jìn)行檢修，將各部件的配合間隙調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
(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(jīng)由控制安全閥的閥瓣與導(dǎo)向套之間的間隙流向主安全閥活塞室的，當(dāng)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(qū)，將閥瓣抬高，使控制安全閥繼續(xù)排放。蒸汽排放量越大，閥瓣部位動能壓力區(qū)的壓強(qiáng)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(diào)節(jié)閥關(guān)小，增大背壓，減少控制安全閥蒸汽流量，降低動能壓力區(qū)內(nèi)的壓力，促使控制安全閥回座，主安全閥隨即回座。

4、機(jī)械特性故障處理
GB /T 12243 - 2005 規(guī)定，安全閥動作必須穩(wěn)定，應(yīng)無頻跳、顫振及卡阻等現(xiàn)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(fù)幾次出現(xiàn)，這種現(xiàn)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(guān)。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(fā)量較大時，系統(tǒng)內(nèi)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(jié)流閥的開度，減小背壓。
4.2、顫振
安全閥在排放過程中出現(xiàn)的抖動現(xiàn)象，稱其為安全閥的顫振。顫振容易導(dǎo)致金屬疲勞，降低閥門機(jī)械性能，造成設(shè)備損壞，引發(fā)安全事故。安全閥發(fā)生顫振主要與閥門使用不當(dāng)或排放管道阻力過大等原因有關(guān)。
(1) 閥門使用不當(dāng)。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(shè)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(shù)量。

 化工蒸汽鍋爐特點：
    1、安全：常壓設(shè)計，不需年檢，配有缺水、常溫報警等保護(hù)功能，并采用高標(biāo)準(zhǔn)，高質(zhì)量的輔機(jī)、附件和自動數(shù)控設(shè)備，保證熱水鍋爐更安全、更穩(wěn)定運(yùn)行。
    2、環(huán)保：以生物質(zhì)顆粒為燃，燃燒無煙、無塵、無異味。無硫化物排放，清潔環(huán)保，鍋爐排放達(dá)到國家一類地區(qū)時段使用標(biāo)準(zhǔn)。
    3、節(jié)能：該型熱水鍋爐采用四爐膛、五回程設(shè)計，受熱面積大，熱效率高，采用懸浮式燃燒技術(shù)，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(shù)字控制系統(tǒng)，自動點火，自動進(jìn)料，自動起爐、停爐，操作方便，無需專業(yè)爐工。

5、結(jié)語
主安全閥對鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要影響，因此安全閥安裝后必須經(jīng)過整定壓力、機(jī)械特性等試驗項目檢驗合格后，方可投入使用。
參考文獻(xiàn)
〔1〕保國良. 淺談工業(yè)閥門故障和預(yù)防措施〔J〕. 特鋼技術(shù)，2008，(4) .
〔2〕周辰冬. 淺析鍋爐安全閥〔J〕. 鍋爐制造，2008(3) .
〔3〕劉進(jìn). 閥門常見故障原因及處理方法〔J〕. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，21.
〔4〕張梁. 鍋爐安全閥常見的幾種故障分析〔J〕. 甘肅科技，2008，(5) .
〔5〕GB /T 12243 - 2005，彈簧直接載荷式安全閥〔S〕

與本文相關(guān)的論文有：礦山電動插板閥