鍋爐安全閥特性與故障分析

＊楊曉健

（河北英科石化工程有限公司 河北 050001）

鍋爐安全閥特性與故障分析

＊楊曉健

（河北英科石化工程有限公司 河北 050001）

安全閥是高壓容器必備的安全裝置，是保證設備正常運行的重要保障，在石油化工、火力發電、核能發電等大型基礎設施均有廣泛的應用。鍋爐安全閥的正常使用與其設備特性有緊密聯系，了解安全閥的設備特性是我們有效使用安全閥的必要條件。

安全閥；特性；壓力容器；鍋爐

安全閥作為一種壓力容器的自動釋壓裝置，可以有效防止設備及壓力容器壓力過高而發生爆炸事故，在我國石油化工等行業都有廣泛的應用。安全閥主要有彈簧、閥座和閥體等零件構成，在實際工作中當壓力達到閥門整定壓力時安全閥就會向壓力容器外排放介質，由于安全閥工作時其內部壓力已經達到壓力容器的安全范圍極限，所以在生產中對安全閥的可靠性及精密性都有著極高的要求。

在“十一五”以及“十二五”期間，我國在石油化工、火力發電、核能發電等方面都進行了大規模的興建，一大批世界級工程項目令國人無不自豪。與此同時，大量壓力容器的在各類國家工程上的廣泛應用也使得設備安全作為保證各項工程正常有效運轉的基本條件受到廣泛的關注。安全閥作為確保壓力容器正常運行的最后一道安全門檻，其運行的精密與高效關系著壓力容器是否正常運行。我國閥門產業成形于“七五”和“八五”建設時期，在此期間我國建立了完整的閥門生產體系，通過技術引進等方式我國閥門產業有了長足的進步。但是在“九五”期間，我國國有企業經歷了一次企業體質的變革，這直接導致了我國閥門生產企業生產技術及產品質量都產生了較大的波動。此時我國大型基礎設施項目只能依靠進口閥門設備，由于各國在閥門制造標準和施工標準的不同，造成我國大型設備上閥門設備型號的混亂，在管理上存在一定的安全隱患。在此以后，我國對閥門企業進行了政策上和資金上的支持，通過引進外國技術等方式我國閥門企業在安全閥等閥門的生產上都有了長足的進步。近年來由于南水北調等大型基建工程的開工也使得閥門產業得到了充裕的現金流動，也使得我國閥門企業在技術方面得到了更多的支持。然而我國閥門企業與國際先進企業在安全閥等特種閥門的制造上在閥門種類、閥門材質、制造工藝水平、質量水平、研發能力等方面都有一定的差距，研究安全閥的特性及生產工藝對其的影響是近年來各廠商關注的課題。

1.安全閥簡介

安全閥是常用高壓特種閥門的一種，其主要是安裝在鍋爐等一類壓力容器上，通過自動排放壓力容器內部的介質，保證壓力容器裝置的安全。在實際的生產中，廣義的安全閥包括安全閥、泄放閥、安全泄放閥三種。安全閥一般用于氣體或者蒸汽介質，是一種由壓力裝置內的介質的靜壓力驅動的自動泄壓裝置，當其發揮作用時安全閥會發生突開的全開啟動作。泄放閥一般適用于流體介質，它在工作狀態時由壓力容器內部的介質的靜壓力進行驅動，它隨著壓力的增長按照比例開啟閥門。安全泄放閥是結合安全閥和泄放閥的一種自動泄壓裝置。

安全閥按照結構分類可以分為重錘杠桿式安全閥，彈簧式安全閥和先導式安全閥。重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿組成一套平衡機構作用在安全閥上的閥瓣，由于杠桿的作用使得只需要質量較小的重錘就可以獲得較大的作用力控制閥門，開啟壓力由重錘的位置變換進行控制。重錘杠桿式安全閥調整精確并且結構簡單，在高壓高溫容器中不會受到溫度的變化而產生干擾，但是其機械結構較為笨重，本身易產生振動而產生泄漏，同時開啟后不宜關閉。彈簧式安全閥是用彈簧機構來平衡閥瓣的力，其安全閥開啟壓力是通過調節彈簧的壓縮量來進行調節的。彈簧式安全閥較重錘杠桿式安全閥省去了大量的機械結構，靈敏度也有所提高。彈簧式安全閥體積小，可以不受安裝位置的限制，克服了重錘杠桿式安全閥在突然開啟后關閉困難的問題。但是由于彈簧結構本身的結構問題，其對高溫環境適應相差，常常需要與散熱結構配合使用。而且由于彈簧結構產生的壓力均在閥瓣上進行積聚，這樣往往造成安全閥無法快速開啟。先導式安全閥是由主閥系統和輔閥系統構成的一種聯動式的安全閥，其常常應用于大型壓力容器。

2.安全閥的特性及故障解析

安全閥是鍋爐等壓力容器安全的最后一道屏障，其靈敏度和可靠性關系著設備的正常運行和工作人員的安全，是安全生產的重要一環。安全閥由于其本身結構固有的一些特性以及在設計、制造和安裝過程中一些細節都會對安全閥的使用壽命和使用功效產生一定的影響。在設計、制造和安裝過程中的缺陷則會直接導致設備無法正常使用甚至發生事故。常見的安全閥故障有以下幾種。

(1)安全閥泄漏

在實際使用過程中，最常見到的安全閥故障就是安全閥泄漏。首先，由于安全閥本身的結構特性，其閥瓣和閥座密封面之間的臟物把密封面墊住，導致閥門泄漏。這是由于安全閥本身的結構特征造成的，只能通過鍋爐檢修時把臟物除去。其次是密封面損傷。這是由于密封面材質不好以及檢修質量問題造成的，只能對密封面進行再加工。再次，由于安全閥本身內部結構件的壽命和使用期限已經到達臨界點，安全閥內部的杠桿、彈簧、閥桿等部件彎曲、變形或者失去彈性。這種故障是因為安全閥內部結構件的機械特性所決定的，只能通過更換新零件的方法維修。最后，由于設計、制造以及裝配造成的泄漏。這種人為的失誤導致的故障只能重新進行裝配和加工。

(2)安全閥提前開啟或者閥門不回座

安全閥在沒有達到設定壓力時開啟或者泄壓后閥門無法回座是實際生產中經常遇到一種故障。造成這種故障最常見的問題是我們對安全閥的彈簧和重錘設置不準確造成的，應該重新調整彈簧的壓縮量和重錘的位置。其次，在安全閥實際工作過程中安全閥一旦跳起回落之后就會在閥座和閥芯之間留有一層水層，長年累月的積累會腐蝕安全閥，導致安全閥提前開啟或者開啟后無法回落。在工作中，只要定期巡檢并進行手動放氣就可消除這種故障。再次，重錘杠桿式安全閥由于杠桿被卡住或者重錘發生位移也可以造成此類故障。最后，工廠中對于壓力容器的安全閥一般只用空氣或者氮氣進行校驗，而在實際工況中當氣體介質與校驗氣體相差較大時，往往產生一定的誤差。同時，校驗過程的溫度與實際工況溫度的變化大小也容易導致故障發生。

(3)安全閥泄壓后壓力持續上升

安全閥排氣后壓力持續上升是實際生產中最危險的情況，它表明整個壓力容器處于超壓狀態。首先，發生這種情況最主要原因是高壓容器安全閥的排放喉口徑小于安全閥表明口徑造成的。由于安全閥排放喉口徑偏小造成截面積達不到安全閥需要的截面積，當壓力達到臨界壓力后無法為安全閥提供足夠壓力。同時，由于安全閥設備的特殊性不能僅僅依靠公式對其進行計算，必須進行壓力實驗。再次，由于閥桿中線不正以及彈簧生銹也可以造成此類故障。

(4)安全閥閥瓣震動

當高壓容器壓力接近設定壓力時，閥瓣震動也是常見的故障之一。這主要是由于彈簧式安全閥中的彈簧剛度太大造成的，可以通過改用適當彈簧進行處理。同時，調節圈調節不當，回座壓力過高或者排放管阻力過大也可以產生此類故障。

由于安全閥本身結構與材質的特性，其設計、制造與裝配必須遵循嚴格的操作流程。安全閥的使用過程必須進行嚴格的抽檢以及年檢制度，保證安全閥的正常運行。

(責任編輯：王恒)

Analysis of the Boiler Safety Valve Property and Malfunction

Yang Xiaojian

（Hebei Yingke Petrochemical Engineering Co., ltd, Hebei, 050001）

Safety valve is the essential safety device for high-pressure vessel and the important guarantee for the normal operation of device, besides, it has wide application in the large-scale infrastructures, like petrochemical industry, thermal power generation, nuclear energy power generation etc. The normal using of boiler safety valve has close relation with its device property and knowing the device property of safety valve is the essential condition for our effective use of safety valve.

safety valve；property；pressure vessel；boiler

T

A

楊曉健（1979～)，女，河北英科石化工程有限公司；研究方向：化工工藝研究，化工操作，化工設計等。