鍋爐安全閥閥門常見故障及其維修措施探析

陳波

【摘?要】安全閥是一種非常重要的保護用閥門，廣泛地用在各種壓力容器和管道系統上，當受壓系統中的壓力超過規定值時，它能自動打開，把過剩的介質排放到大氣中去，以保證壓力容器和管道系統安全運行，防止事故的發生，而當系統內壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時又能自動關閉。安全閥工作的可靠與否直接關系到設備及人身的安全，所以必須給予重視。為此，本文分析了鍋爐安全閥閥門漏泄、閥體結合面滲漏、沖量安全閥動作后主安全閥不動作、沖量安全閥回座后主安全閥延遲回座時間過長以及安全閥的回座壓力低、頻跳和顫振等常見的故障原因，并針對故障原因提出了解決方法。

【關鍵詞】安全閥;故障;維修措施

安全閥是鍋爐的重要附件，當鍋爐壓力容器（如汽包、過熱器、再熱器等）及管道內的工作壓力，超過正常值，而達到起跳壓力時，閥門自動開啟。排出過多的蒸汽，使壓力恢復正常，以保護設備、人身安全，當壓力恢復到正常壓力的規定值，閥門自動關閉，對安全閥的要求有以下幾點：①安全閥有足夠的靈敏度，當壓力達到起跳壓力時，應無阻礙的開啟。②安全閥在規定的情況下，閥芯應全開，并排出額定的排汽量。③當壓力降至到回座壓力時，閥門應及時關閉，并在關閉狀態下保持嚴密。

1 閥門漏泄

在設備正常工作壓力下，閥瓣與閥座密封面處發生超過允許程度的滲漏，安全閥的泄漏不但會引起介質損失。另外，介質的不斷泄漏還會使硬的密封材料遭到破壞，但是，常用的安全閥的密封面都是金屬材料對金屬材料，雖然力求做得光潔平整，但是要在介質帶壓情況下做到絕對不漏也是非常困難的。因此，對于工作介質是蒸汽的安全閥，在規定壓力值下，如果在出口端肉眼看不見，也聽不出有漏泄，就認為密封性能是合格的。一般造成閥門漏泄的原因主要有以下三種情況：

一種情況是，臟物雜質落到密封面上，將密封面墊住，造成閥芯與閥座間有間隙，從而閥門滲漏。消除這種故障的方法就是清除掉落到密封面上的臟物及雜質，一般在鍋爐準備停爐大小修時，首先做安全門跑砣試驗，如果發現漏泄停爐后都進行解體檢修，如果是點爐后進行跑砣試驗時發現安全門漏泄，估計是這種情況造成的，可在跑砣后冷卻20分鐘后再跑舵一次，對密封面進行沖刷。

另一種情況是密封面損傷。造成密封面損傷的主要原因有以下幾點：一是密封面材質不良。例如，在3～9號爐主安全門由于多年的檢修，主安全門閥芯與閥座密封面普遍已經研得很低，使密封面的硬度也大大降低了，從而造成密封性能下降，消除這種現象最好的方法就是將原有密封面車削下去，然后按圖紙要求重新堆焊加工，提高密封面的表面硬度。注意在加工過程中一定保證加工質量，如密封面出現裂紋、沙眼等缺陷一定要將其車削下去后重新加工。新加工的閥芯閥座一定要符合圖紙要求。目前使用YST103通用鋼焊條堆焊加工的閥芯密封面效果就比較好。二是檢修質量差，閥芯閥座研磨的達不到質量標準要求，消除這種故障的方法是根據損傷程度采用研磨或車削后研磨的方法修復密封面。

造成安全閥漏泄的另一個原因是由于裝配不當或有關零件尺寸不合適。在裝配過程中閥芯閥座未完全對正或結合面有透光現象，或者是閥芯閥座密封面過寬不利于密封。消除方法是檢查閥芯周圍配合間隙的大小及均勻性，保證閥芯頂尖孔與密封面同正度，檢查各部間隙不允許抬起閥芯;根據圖紙要求適當減小密封面的寬度實現有效密封。

2 閥體結合面滲漏

指上下閥體間結合面處的滲漏現象，造成這種漏泄的主要原因有以下幾個方面：一是結合面的螺栓緊力不夠或緊偏，造成結合面密封不好。消除方法是調整螺栓緊力，在緊螺栓時一定要按對角把緊的方式進行，最好是邊緊邊測量各處間隙，將螺栓緊到緊不動為止，并使結合面各處間隙一致。二是閥體結合面的齒形密封墊不符合標準。例如，齒形密封墊徑向有輕微溝痕，平行度差，齒形過尖或過坡等缺陷都會造成密封失效。從而使閥體結合面滲漏。在檢修時把好備件質量關，采用合乎標準的齒形密封墊就可以避免這種現象的發生。三是閥體結合面的平面度太差或被硬的雜質墊住造成密封失效。對由于閥體結合面的平面度太差而引起閥體結合面滲漏的，消除的方法是將閥門解體重新研磨結合面直至符合質量標準。由于雜質墊住而造成密封失效的，在閥門組裝時認真清理結合面避免雜質落入。

3 沖量安全閥動作后主安全閥不動作

這種現象通常被稱為主安全門的拒動。

主安全門拒動對運行中的鍋爐來說危害是非常大的，是重大的設備隱患，嚴重影響設備的安全運行，一旦運行中的壓力容器及管路中的介質壓力超過額定值時，主安全門不動作，使設備超壓運行極易造成設備損壞及重大事故。

在分析主安全門拒動的原因之前，首先分析一下主安全門的動作原理。當承壓容器內的壓力升至沖量安全閥的整壓力時，沖量安全閥動作，介質從容器內通過管路沖向主安全閥活塞室內，在活塞室內將有一個微小的擴容降壓，假如此時活塞室內的壓強為P1，活塞節流面積為Shs，此時作用在活塞上的f1為：

f1=P1×Shs……………………（1）

假如此時承壓容器內的介質的壓強為P2，閥芯的面積為Sfx，則此時介質對閥芯一個向上的作用力f2為：

f2=P2×Shx..............（2）

通常安全閥的活塞直徑較閥芯直徑大，所以式（1）與式（2）中Shs>Sfx P1≈P2

假如將彈簧通過閥桿對閥芯向上的拉力設為f3及將運動部件與固定部件間摩擦力（主要是活塞與活塞室間的摩擦力）設為fm，則主安全門的動作的先決條件：只有作用在活塞上的作用力f1略大于作用在閥芯上使其向上的作用力f2及彈簧通過閥桿對閥芯向上的拉力f3及運動部件與固定部件間摩擦力（主要是活塞與活塞室間的摩擦力）fm之和時，即：f1>f2 f3 fm時主安全門才能啟動。

通過實踐，主安全門拒動主要與以下兩方面因素有關：

一是閥門運動部件有卡阻現象。

這可能是由于裝配不當，臟物及雜質混入或零件腐蝕;活塞室表面光潔度差，表面損傷，有溝痕硬點等缺陷造成的。這樣就使運動部件與固定部件間摩擦力fm增大，在其他條件不變的情況下f1< fm所以主安全門拒動。 f3>

檢修時對活塞，脹圈及活塞室進行了除銹處理，對活塞室溝痕等缺陷進行了研磨，裝配前將活塞室內壁均勻地涂上鉛粉，并嚴格按次序對閥門進行組裝。在鍋爐水壓試驗時，對脈沖管進行沖洗，然后將主安全門與沖量安全閥連接，大修后點爐時再次進行安全閥跑砣試驗一切正常。

二是主安全門活塞室漏氣量大。當閥門活塞室漏氣量大時，式（1）中的f1一項作用在活塞上的作用力偏小，在其他條件不變的情況下f1< f3 fm所以主安全門拒動。造成活塞室漏氣量大的主要原因與閥門本身的氣密性和活塞環不符合尺寸要求或活塞環磨損過大達不到密封要求有關系。>

消除這種缺陷的方法是：對活塞室內表面進行處理，更換合格的活塞及活塞環，在有節流閥的沖量安全裝置系統中關小節流閥開度，增大進入主安全門活塞室的進汽量，在條件允許的情況下也可以通過增加沖量安全閥的行程來增加進入主安全門活塞室內的進汽量方法推動主安全閥動作。

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