专题设计(锅炉安全阀故障及处理研究)

1、目录摘要2前言21 锅炉平安阀的技术要求22 锅炉平安阀常见故障及产生原因4 4 2.2阀体结合面渗漏.5 2.3冲量平安阀动作后主平安阀不动作5 平安阀回座后主平安阀延迟回座时间过长6 全阀的回座压力低7 7 颤振884 总结10参考文献11摘 要 分析了平安阀在锅炉应用中出现阀门漏泄,阀体结合面渗漏，冲量平安阀动作后主平安阀不动作，冲量平安阀回座后冲量延迟回座时间过长以及平安阀的回座压力低，频跳和颤振等常见的故障原因，并针对故障原因提出了解决方法。关键词 平安阀 锅炉 故障分析 压力容器前言平安阀是一种平安保护用阀，其作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而到达平安保护的目的。锅

2、炉平安阀属于自动阀，主要用于锅炉，压力容器和管道上,它的启闭件在外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高至超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来控制管道或设备内介质压力不超过规定数值，当锅炉中介质压力超过允许压力时，平安阀自动开启，排汽降压，同时发出鸣叫声报警，以防止事故的发生；当介质压力回降到允许工作压力或略低于允许工作压力时又能自动回座关闭，停顿排放流体并保持密封。在锅炉正常运行中，平安阀必须能够保持密闭不漏。平安阀按阀瓣开启高度来分，可分为微启式平安阀和全启式平安阀。微启式平安阀的开启行程高度为d0(最小排放喉部口径)；全启式平安阀开启高度为0排放喉部口径)。平安阀按构

3、造形式来分,可分为垂锤式，杠式簧式和先导式(脉冲式)。平安阀按气体排放方式来分，分为全封闭式，半封闭式和敞开式，封闭式平安阀即排除的介质不外泄，全部沿着出口排泄到指定地点，一般用于有毒和腐蚀性介质。对于空气和蒸汽用平安阀，采用敞开式平安阀。蒸汽锅炉平安阀，一般选用敞开全启式弹簧平安阀。在大容量锅炉上，通常采用脉冲式平安阀。对于平安阀产品的选用，应按实际密封压力来确定，对于弹簧式平安阀，一种公称压力PN范围内，有几种工作压力级的弹簧，订货时除注明平安阀型号，名称，介质和温度外，尚应注明阀体密封压力，否那么按最大密封压力供货。锅炉平安阀的技术要求;定蒸发量0.5/的锅炉,除省煤器以外至少装两个。可

4、分式省煤器的出口处,蒸汽过热器的出口处,再热器的出口处以及直流锅炉的启动别离器都必须装设平安阀。大气式热力除氧器、排污扩容器、减压阀后均应装设平安阀。额定压力小于0.10(1/2)的锅炉应采用静重式或水封装置。(水封管的内径应不小于25,且不装设阀门,应由防冻措施)。平安阀应铅直安装于锅筒(或集箱)的最高位置,装设地点应便于日常的维护和检查,并能听到排放响声。锅炉平安阀于锅筒(或联箱)的最高位置,并便于维修;阀与锅炉(联箱)之间不得装有取用蒸汽的出汽管和阀门。平安阀上必须有以下装置:杠杆式平安阀要有防止重锤自行移动的装置和限制杠杆越量的导架;弹簧式平安阀要有防止随便拧动的调整螺钉、螺母的装置;

5、静重式平安阀要有防止重片飞脱的装置;冲量式平安阀的冲量接入导管上的截止阀要保持全开并加锁或铅封;用压缩空气控制的平安阀必须有可靠的气源和电源。几个平安阀共同装置在一个锅筒直接相连接的短管底座时,以短管的通路截面积应大于所有平安阀排汽面积的1.25倍。工作压力3.9,(39/2)的锅炉,平安阀底内径应不小于25;工作压力3.9,(39/2)的锅炉,平安阀底座内径应不小于20。平安阀的总排气能力必须大于锅炉最大连续蒸发量。并保证在锅筒和过热器上所有的平安阀开启后,锅炉内的蒸汽压力上升幅度不超过平安阀较高开启压力的30%,并不得使锅炉的蒸汽压力超过设计压力的1.1倍。(排汽能力参照公式:=(+1)-

6、平安阀的排汽能力(/)-平安阀入口处的蒸汽压力()(/2)-平安阀的排汽面积(2)-平安阀的排汽常数(按制造厂提供确定)-平安阀入口处蒸汽比容的修正系数过热器和再热器出口处平安阀的排汽量,应保证再该排汽量下,过热器和再热器由足够的冷却,不致于烧坏;省煤器平安阀的截面积,由设计单位确定。平安阀一般应装设排汽管,防止排汽时伤人。排汽管的截面积至少为平安阀总截面积的两倍。其下方应有接到平安地点的泄水管。在排汽管和泄水管上均不允许装设任何阀门。如果平安阀排汽声音,不能使司炉工在工作地点听到,那么不装设信号装置。省煤器的平安阀应装设排汽管并通至平安地点,在排水管上不允许装设任何阀门.如锅炉工作压力和后面

7、连接的分汽缸设计压力都低于锅炉的设计压力,那么可能在平安阀排气时锅炉压力超过分汽缸设计压力,因此必须校核分汽缸的强度,并在分汽缸上装上平安阀。为防止平安阀的阀座和阀芯粘住,应定期对平安阀作手动或自动的放汽或放水试验。炉筒和过热器上的平安阀应按制造厂的要求调整和校验,省煤器平安阀的开启压力为装置地点的工作压力的1.10倍。特种锅炉的工作介质不宜排放到空洞时,应将排放管接到特别设计的冷凝回收器内。安装杠杆式平安阀时必须严格保持阀瓣杆的中心成垂直于水平面。所有的平安阀的进、排汽管连接法兰的螺栓必须均匀上紧,以免阀体产生附加压力,破坏阀体的同心度,影响正常动作.平安阀经过校验后,应加锁或铅封,并将结果

8、填入锅炉技术档案。锅炉平安阀常见故障及产生原因阀门密封面漏泄是指在正常工作压力下，锅炉平安阀的阀瓣与阀座密封面处发生超过允许程度的渗漏。全阀的泄漏不但会引起介质损失，还会使硬的密封材料遭到破坏。常用的平安阀其密封面都是金属材料对金属材料，尽管密封面的加工力求光洁平整，但是要做到在介质带压情况下绝对不漏还是非常困难的。因此，对于工作介质是蒸汽的平安阀，在规定压力值下，如果在出口端肉眼看不见也听不出有漏泄，就认为密封性能是合格的。 造成阀门漏泄的原因主要有以下三种情况：油垢，水垢或结晶物等脏物杂质落到密封面上，在密封面上粘住或腐蚀密封面，造成阀芯与阀座间有间隙，致使阀门密封面渗漏。密封面制造质量差

9、，材质，加工精度及阀体各零件装配质量没有满足技术要求，热处理工艺不当，阀瓣与阀座材质不满足实际运行所需的高温高压及防腐等要求。密封面检修质量差，在阀门检修过程中，阀芯阀座的研磨达不到质量标准要求，许多平安阀由于多年来的检修，阀芯与阀座密封面已经研磨得很薄，密封面的硬度也大大降低，从而造成密封性能下降。2.2阀体结合面渗漏阀体结合面渗漏是指上下阀体间结合面处的渗漏现象，造成这种渗漏的主要原因有：结合面的螺栓预紧力不够，造成结合面密封不好。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，齿形角过大或过小等缺陷，都会造成密封失效，从而使阀体结合面渗漏。阀体结合面的平面度太差

10、或被硬的杂质垫住造成密封失效。2.3冲量平安阀动作后主平安阀不动作脉冲式平安阀的主平安阀不动作对运行中的锅炉危害是非常大的。假设运行中的压力容器及压力管道其介质压力超过额定值而主平安阀不动作，就会使设备超压运行，极易造成设备损坏及重大事故。主平安阀的动作原理：当承压容器内的压力升至冲量平安阀(也叫副阀)的调整压力时，冲量平安阀动作，介质沉着器内通过管路冲向主平安阀活塞室内，在活塞室内将有一个微小的扩容降压。假设此时活塞室内的压力为，活塞节流面积为，此时作用在活塞上的力为： 1假设此时承压容器内的介质压力为P2，阀芯的面积为，那么此时介质对阀芯向上的作用力f2为： 2通常平安阀的活塞直径较阀芯直

11、径大，所以有。此外。 假设将弹簧通过阀杆对阀芯向上的拉力设为，将运动部件与固定部件间的摩擦力主要是活塞与活塞室间的摩擦力设为，那么主平安阀动作的先决条件是。即只有作用在活塞上的作用力略大于作用在阀芯上使其向上的作用力，弹簧通过阀杆对阀芯向上的拉力及运动部件与固定部件间的摩擦力之和时，主平安阀才能启动。 主平安阀不动作主要与以下三方面因素有关：阀门运动部件有卡阻现象。产生原因：装配不当，脏物及杂质混入，零件腐蚀，活塞室外表光洁度差，外表损伤，外表有沟痕，硬点等缺陷。所有这些因素都可能造成运动部件与固定部件间摩擦力增大，在其他条件不变的情况下，f1f2+f3+fm，以致主平安阀不动作。主平安阀活塞

12、室漏气量大。当阀门活塞室漏气量大时，作用在活塞上的作用力偏小，在其他条件不变的情况下，所以主平安阀不动作，引起活塞室漏气量大的主要原因是阀门本身的气密性差，活塞环尺寸不符合要求或活塞环磨损过大达不到密封要求。主平安阀与冲量平安阀匹配不当，冲量平安阀的蒸汽流量太小，冲量平安阀的公称通径太小，致使流入主平安阀活塞室的蒸汽量缺乏，推动活塞向下运动的作用力不够，即，致使主平安阀阀芯不动。这种现象多发生于主平安阀和冲量平安阀两者中有一个更换时，由于考虑不周而造成匹配不当所致。平安阀回座后主平安阀延迟回座时间过长1主平安阀活塞室的漏汽量大，虽然冲量平安阀回座了，但存在于管路中和活塞室中的蒸汽的压力仍很高，

13、推动活塞向下的力仍很大，所以造成主 安 全 阀 回 座 迟 缓。这 种 故 障 多 发 生 于A42Y-P5413.7VDg100型平安阀上，因为这种型号的平安阀活塞室气封性良好。消除这种故障的方法主要是开大节流阀的开度和加大节流孔径，节流阀开度的增大与节流孔径的增加都使留在脉冲管内的蒸汽迅速排放掉，从而降低活塞室内的压力，使其作用在活塞上向下的推力迅速减小，这样阀芯在集汽联箱内蒸汽介质向上的推力和主平安阀自身弹簧向上的拉力作用下迅速回座。2主平安阀的运动部件与固定部件之间的摩擦力过大也会造成主平安阀回座缓慢，解决这种问题的方法就是将主平安阀运动部件与固定部件的配合间隙控制在标准范围内。全阀的

14、回座压力低 平安阀回座压力过低将造成大量的介质超时排放，造成不必要的能量损失 。这种故障多发生在200MW机组所使用的A49H型弹簧脉冲平安阀上，主要有以下几个主要因素造成的：冲平安阀的蒸汽排泄量大,这种形式的冲量平安阀在开启后,介质不断排出,推动主平安阀动作。一方面，冲量平安阀的压力因主平安阀的介质排出量不够而继续升高，造成脉冲管内的蒸汽沿汽包或集汽联箱继续流向冲量平安阀而使冲量平安阀持续动作。另一方面，由于此种型式的冲量平安阀其介质流通是经由阀芯与导向套之间的间隙流向主平安阀活塞室的，介质冲出冲量平安阀的密封面，在其周围形成动能压力区，将阀芯抬高，使冲量平安阀持续排放，蒸汽排放量越大，阀芯

15、部位动能压力区的压强越大，作用在阀芯上的向上推力就越大，冲量平安阀就越不容易回座。阀芯与导向套的配合间隙不适当，配合间隙偏小，在冲量平安阀启座后，此部位瞬间节流形成较高的动能压力区，将阀芯抬高，从而延迟回座时间，当容器内的压力降到较低时，动能压力区的压力减小，冲量平安阀才回座。消除这种故障的方法是认真检查阀芯及导向套各局部尺寸，配合间隙过小时$ 减小阀瓣密封面直往式阀瓣阻汽帽直径或增加阀瓣与导向套之间径向间隙，以此来增加该部位的通流面积，使蒸汽流经时不至于过分节流$ 防止局部压力升高形成很高的动能压力区。各运动零件摩擦力大，有些部位出现卡涩。阀频跳平安阀频跳是指平安阀回座后，压力稍一升高，平安

16、阀又将开启，反复屡次出现。平安阀的机械特性要求其在整个动作过程中，在到达规定的开启高度时，不允许出现卡阻，颤振和频跳现象。发生频跳对平安阀的密封极为不利，极易造成密封面泄漏。平安阀频跳主要与平安阀回座压力过高有关。阀的颤振 平安阀在排放过程中出现抖动现象，称为平安阀的颤振。颤振的发生极易造成金属疲劳，使平安阀的机械性能下降，造成严重的设备隐患。颤振的产生原因主要有：阀门的选用不当，选用的阀门排放能力太大相对于必须排放量而言。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。排放管道阻力过大，造成排放时产生过大的背压，这也是造成阀门颤振的一个因素。 综上所述锅炉平安阀的常见故障及产生的原

17、因，提出针对性的预防及处理措施如下：为防止平安阀阀瓣与阀座被油垢，水垢等脏物粘住或弹簧等零部件被腐蚀，防止平安阀排放管被油垢，水垢等脏物或其他异物堵塞，要经常保持平安阀的清洁。消除油垢脏物的方法就是去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，首先要做平安阀跑砣试验。如果在点炉后进展跑砣试验并发现平安阀漏泄，可在跑砣后先冷却20min，然后再跑砣一次，对密封面进展冲刷。为防止由于装配不当或有关零件尺寸不适宜而造成的平安阀漏泄现象，要保证阀芯顶尖孔与密封面同轴度。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轴度，检查各部位间隙，不允许抬起阀芯；根据图纸要求适当

18、减小密封面的宽度，实现有效密封。为防止由于密封面损伤而造成的平安阀漏泄现象，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，以提高密封面的外表硬度。注意在加工过程中一定要保证加工质量，如密封面出现裂纹，沙眼等缺陷，一定要将其车削掉，然后重新加工，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拟好。为防止由于密封面检修质量差而造成的平安阀漏泄现象，应根据密封面的损伤程度采用研磨或车削后研磨的方法修复密封面。为防止阀体结合面渗漏，必须调整螺栓紧力，在紧螺栓时一定要按对角拧紧的方式进展，最好是边紧边测量各处间隙，将螺栓紧到紧不动为止，并

19、使结合面各处间隙一致。在检修时把好备件质量关，采用符合标准的齿形密封垫，以防止上下阀体间结合面处发生渗漏。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，其解决方法是将阀门解体，重新研磨结合面，直至符合质量标准。对由于杂质垫住而造成密封失效的，应在阀门组装时认真清理结合面，防止杂质落入。为防止主平安阀不动作! 检修时要对活塞，胀圈及活塞室进展除锈处理，对活塞室沟痕等缺陷进展研磨，装配前要将活塞室内壁均匀地涂上铅粉，并严格按次序对阀门进展组装。对主平安阀活塞室漏气量大而产生的主平安阀不动作，其解决方法是对活塞室内外表进展处理，更换合格的活塞及活塞环，在有节流阀的冲量平安装置系统中关小节流阀开

20、度，增大进入主平安阀活塞室的进汽量，在条件允许的情况下也可以通过增加冲量平安阀的行程来增加进入主平安阀活塞室内的进汽量方法来推动主平安阀动作。针对主平安阀延迟回座时间过长的故障，其解决方法一是通过开大节流阀开度和加大节流孔径加以解决。节流阀的开度开大和节流孔径的增大都使留在脉冲管内的蒸汽迅速排放掉，从而降低活塞室内的压力，使其作用在活塞上的向下的推力迅速减小，阀芯在集汽联箱内蒸汽介质向上的推力和主平安阀自身弹簧向上的拉力作用下迅速回座。二是认真检查各运动部件，严格按检修标准对各部件进展检修，将主平安阀运动部件与固定部件的配合间隙控制在标准范围内，减少主平安阀的运动部件与固定部件之间的摩擦力，消除卡涩的可能性。针对平安阀回座压力低的故障，其解决方法一是将节流阀关小，使流出冲量平安阀的