弹簧安全阀的常见故障及其处理

成果与经验 弹簧安全阀的常见故障及其处理 杨国辉 湖南大学衡阳分校机械工程系 湖南衡阳 摘 要 文章分析了中 低压锅炉及压力容器上弹簧安全阀的常见故障及其产生原因 并针对 这些原因提出了相应的解决措施 实践证明 这些措施是有效的 关键词 弹簧安全阀 5 3 1 8 3 4 4 5H 4 1 G 8 1 5 3 0 CB 9 B 32 3 F4 3 F 1 2 3G G 3 8 30 8 3 0 3 00 3 38 3 4 0 4 4 I 6 8 H 0 1 H 3 4 7 0 0 0 3 3 8 33 5 5 1 H 1 3 0 3 2 8 3 I A 3 B 6 9 G 8 1 5 3 0 CB 9 B 3 D 4 4 5 2 9 0 8 3 0 3 0 3 2 8 3 Y 4 1 9 3 8 FG 8 3 2 8 3B 3 3 9 弹簧安全阀由于具有结构轻便紧凑 灵敏度较 大 安装位置不受限制且对振动敏感性差等优点 普 遍地使用在中 低压锅炉和压力容器上作为安全泄 压装置 C 弹簧安全阀常见故障及其产生的原因 为了保持设备的正常安全运行 弹簧安全阀应满 足动作灵敏可靠 密封性能良好和调节方便的基本要 求 在开启压力时 阀瓣应能自动地迅速跳开排气 在 排放压力下 阀瓣应能达到全开排出规定的气量 在 正常工作压力下保持不漏 在排气降压后应及时关闭 并继续保持密封 但在实际工作中 由于对这种安全 阀的选择 安装 使用和调整不当 常常会产生各种故 障 影响其功效和寿命 严重时则不能起到安全保护 作用 影响设备的安全运行 主要有下列几点 安全阀排气量小于设备的安全排放量 造 成设备超压 安全阀开放时不能及时排放 设备压力 继续升高 安全阀起不到应有的作用 产生原因有 选择安全阀时未考虑排放能力 将全启式错 选为微启式 使排放量远远达不到要求 安全阀的排放喉径没得到保证 选用的安全 阀实际喉径小于产品铭牌上承诺的喉径 安全阀阀杆提升高度的确定不准确 阀杆提 升高度的确定受弹簧性能和调节挡圈的制约 仅用 规定的数值代入公式进行计算是不可靠的 必须用 试验方法加以验证 目前 安全阀的校验 其试验介 质大多利用空气或氮气 仅作气密性试验和开启压 力试验 还不能对安全阀提升高度和排放量等项目 进行测试 发生在阀瓣与阀座密封面之间的泄漏是弹 簧安全阀在使用过程中最常见的故障 产生的原因 主要有 气体介质冲蚀 磨损所产生的划痕造成阀瓣 和阀座间密封不严密 安全阀开启次数越多 密封面 间冲蚀 磨损越严重 另外 如果安全阀回座压力过 小 则阀瓣要在压力降低很多时才能回座 排气时间 增长 密封面受到高速气体介质的冲蚀 磨损加重 积存在密封面间的水垢污渣 腐蚀性介质及 残留物在密封面间产生的凹坑沟痕 造成阀瓣和阀 座间密封不严密 蒸汽锅炉的安全阀在使用中一旦 起跳 回落时阀芯与阀座之间就会留有一层水渍 时 间一长便会生成氧化铁 未起跳的安全阀经过长期 使用 一般密封面都会残留一些杂质 生成污锈和产 生腐蚀 从而使安全阀的密封性能有所下降 第 卷第 期 年 月 能源技术 P Q P R ST P DNQU V U ST W 4 9 I Q 4 I M 3 J I 万方数据 随着使用时间增长以及高温和腐蚀性介质 的影响 安全阀弹簧的弹性系数发生变化 弹力降 低 或者产生永久变形 失去弹性 造成安全阀在正 常工作压力之下泄漏 弹簧安全阀安装不正确 阀体安装不铅直 阀杆由于重心不正被卡住 弹簧上下两端面不平行 则造成阀瓣和阀座接触面因压力不均匀而损坏 通 往室外的排气管道没作必要的支承或固定不可靠 使排放过程中所产生的振动和附加载荷不合理地加 在阀体上 阀体零件的同心度遭到破坏 阀瓣与阀座 的密封面歪斜 从而关紧力不能均匀作用在密封面 上而导致泄漏 弹簧安全阀密封面材质 加工精度及阀体各 零件装配质量没有满足技术要求 在一定的弹簧压 力下 如果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 如果热处理工艺不当 密 封面机加工粗糙 那么在很低的工作压力下就会发 生泄漏 如果阀体各零件装配质量差 就会破坏阀瓣 及阀座等阀体零件的同心度 规定压力时不能开启排汽 其主要原因有 未定期对安全阀作手动或自动的放气试验 弹簧安全阀阀瓣和阀座被水垢 油垢或结晶物等粘住 或堵住 阀体弹簧等被油垢脏物等所粘满或被锈蚀 安全阀弹簧调整的开启压力的选定偏高 部 分校验单位选定开启压力时 执行的标准不统一 选 定的开启压力值较混乱 安全阀弹簧的压力级别选择错误 弹簧安全 阀在公称压力范围内是按工作压力分级的 并按压 力级别配备不同刚度的弹簧 尽管安全阀的开启压 力可以通过改变弹簧的预紧压缩量来调节 但每一 根弹簧都只能在q一定的开启压力范围内工作 并有 相应的灵敏度和可靠性 所用弹簧安全阀制造质量低劣 用非弹簧钢 作弹簧 造成起跳压力不准 尤其受热以后易产生塑 性变形 弹簧绕制工艺粗糙 长短不一 端面不平 不到规定压力就开启排汽 其主要原因有 安全阀弹簧的弹力不足 调整的开启压力不 准确 或调整螺母意外松动 使安全阀提前排汽 新安全阀校验超期或新装安全阀在使用前 未经校验就直接使用 安全阀出厂时所调整的开启 压力往往并非正好是用户所需要的 用户必须按使 用工况进行调试后 方可安装使用 弹簧安全阀运行 一定时间后 密封面和弹簧性能均会发生变化 一般 需每年检修一次 安全阀校验存在误差 在定期校验时 开启压 力没有严格地按规定值调整 仅以能否排汽泄压作为 好坏的标准 如果所调整的开启压力与锅炉压力容器 的正常工作压力很接近 就有可能导致密封面的关紧 力过小 当阀门的接管过长产生振动或蒸汽压力波动 时很容易发生泄漏 另外 当冷态校验与实际工况不 同时 开启压力的调整的确也存在一定误差 E 弹簧安全阀故障的预防及处理 E F ED C 严格控制弹簧安全阀的制造质量 弹簧安全阀安装之前 要从密封面及弹簧的材 质和热处理工艺 阀瓣与阀座间密封面的加工精度 弹簧的绕制精度 弹簧端面平整度和阀体零件的装 配精度等方面对弹簧安全阀的制造质量进行严格检 查和控制 ED E 正确选择弹簧安全阀的型式和规格 弹簧安全阀的排量必须不小于它的安全泄 放量 以使超压气体介质能及时快速地排出 弹簧安全阀的开启高度 要按安全技术规 程的规定进行试验后确定 要根据不同的工作压力选择相适应的弹簧 安全阀 不能把高压用的弹簧安全阀过分卸载 放松 弹簧 用于低压 也不能把低压用的弹簧安全阀过分 加载 压缩弹簧 用于高压上 考虑工作介质和工作温度对弹簧安全阀性 能的影响 弹簧安全阀的弹簧和密封面材料长时间 处在腐蚀性和高温气体介质的作用下 其性能将受 到严重影响 不耐高温或腐蚀的弹簧安全阀密封面 材料不能用于高稳系统或有腐蚀的场合 如 当铜 合金作阀座密封材料时 因其密封性较差且有粘连 等问题 故只适用于蒸汽温度低于 或温度低 于 的硝酸介质的场合 ED F 正确地安装弹簧安全阀 弹簧安全阀在安装前必须进行耐压试验和 气密性试验 只有试验合格的安全阀才能安装到设备 上 不合格的要及时退货或进行彻底检修 检修时要 仔细检查阀体上是否有裂纹 砂眼 阀芯和阀座的接 合面是否有沟痕 麻点 阀杆弯曲是否超标 弹簧外表 裂纹 分层 弹簧端面是否与中心线垂直等有关情况 弹簧安全阀最好直接装设在容器本体上 液气混合贮槽上的安全阀必须安装在气相部位 在 特殊情况下 当安全阀确实不能装在容器本体上而 杨国辉 弹簧安全阀的常见故障及其处理 万方数据 w w w b z f x w c o m 必须装在它的出口管上时 连接管的截面积必须大 于安全阀的进口截面积 安全阀与容器之间的管路 应尽量减小阻力 不允许使用急转弯 截面局部收缩 等会增加管道阻力 引起污物积聚堵塞的配管结构 更不允许在这连接管道中装设阀门或其他引出管 弹簧安全阀要垂直安装 阀杆严格保持铅 垂 安全阀与管道上的联接螺栓必须均匀地上紧 以 免阀体产生附加应力 破坏阀门零件的同心度 妨碍 安全阀的正常工作 如果通往室外的排汽管道管路 过长 则应作必要的支承和固定 以防止安全阀产生 过大的附加应力 震动和排汽时产生的反冲作用而 引起设备及管路的失稳 ED Q 系统正式运行前按规定进行安全阀的校正和 调整 安全阀的校正调整包括阀的加载的校正和 调节圈的调整 前者通过调节施加在阀瓣上的载荷 即 调节弹簧的压缩量 来校正安全阀的开启压力 后者通过调整阀上调节圈的位置来调整它的排放压 力和回座压力 按照弹簧式安全阀技术条件 Y 的规定 安全阀开启压力 回座压力整定值如表 表C 弹簧式安全阀的开启压力和回座压力 锅炉工作压 力N Z6 安全阀开启压力N 安全阀回座压力N 控制安全阀 工作安全阀 控制安全阀 工作安全阀 A N A N A N a A N a A A A O A N A N A N A N A O A N A ON A N A N 在 蒸汽锅炉安全技术监察规程 中规定的安全 阀开启压力同表 但标准对回座压力未明确规定 仅要求在校验结束后 将回座压力作为校验结果记 入技术档案 为防止安全阀出泪或微漏 安全阀的开启 压力与锅炉或压力容器的实际工作压力之间的压力 差要足 够 大 例 如 蒸 汽 采 暖 锅 炉 压 力 差 至 少 为 i Z6 如校验后发生泄漏 应先考虑实际的整 定值是否有偏差 为此可将开启压力在原整定值基 础上适当提高 但不要超过另一只工作安全阀的开 启压力 这样做往往可使泄漏问题得到解决 为了保证安全阀回座后严密不漏 对回座压力 应有所控制 回座压力过低会推迟阀瓣关闭的时 间 易破坏密封面 回座压力过高则容易发生阀门的 频繁启闭 影响正常运行 安全阀的回座压力应比设 备运行压力高 若回座压力不符合 Y 标准的要求 可以利用阀座上的调节圈来调整 调整 后应将固定螺钉拧紧 以防止调节圈转动 然后作升 压试验 弹簧安全阀在产品出厂时通常把调节圈调 在比较高的位置 以便起跳 故回座压力偏低 在实 际使用情况下可酌情处理 ED T 在使用过程中正确地维护弹簧安全阀 要经常检查安全阀的铅封是否完好 安全 阀的弹簧调整螺母及调节圈固定螺钉的位置是否发 生意外的变动 要经常保持安全阀的清洁 防止阀体弹簧 及阀瓣和阀座被油垢 水垢或结晶物等脏物所粘住 或被腐蚀 防止安全阀排放管被油垢或其他异物堵 住 如果介质为空气 水蒸汽等排放时不会造成危 害的气体 应定期作手动或自动的放汽试验 手动 排气试验的间隔可以根据气体的洁净程度来确定 中 低压锅炉一般每周一次 手动试验过程中要坚 持轻起慢下的原则 不允许将提升扳手迅速提起又 突然放下 因为这样会使阀瓣在阀座上剧烈震动 冲 击损坏密封面 发现安全阀泄漏 应及时更换或检修 禁止 用增加弹簧压缩量的方法来减除泄漏 如果密封面 已损伤 应根据损伤程度采取研磨或车削后再研磨 的方法加以修复 如果安全阀在规定的压力下不能及时排 气 则应重新调整弹簧的压力 安全阀的定期检验可以与锅炉和压力容器 的检验间隔期相同 从安全阀的使用管理方面来 讲 安全阀每年都要进行一次研磨 这样就可以把校 验和维修结合起来进行 F 结论 综上所述 弹簧安全阀在使用过程中可能出现的 故障是多方面的 正