鍋爐安全閥特性與故障分析

(廣州特種承壓設備檢測研究院，廣東 廣州510000)

0 引言

近年來，隨著社會對于鍋爐使用安全性重視程度的不斷提升，對鍋爐安全閥應用場合的關注度也在不斷提升。鍋爐安全閥作為一種保護高壓容器的安全裝置，發揮著維護設備正常運轉的重要效果和積極價值，并在多個行業領域得到廣泛應用。以鍋爐安全閥為基礎的設備性能探索，主要是從其設備特性以及存在的故障入手，結合多種因素最大程度地發揮鍋爐安全閥的安全價值，不斷保障行業生產的安全效果。以下對鍋爐安全閥的特性以及常見的故障進行詳細的分析。

1 鍋爐安全閥的特性

在現有的針對鍋爐安全閥的特性分析過程中，主要是從鍋爐安全閥的基礎應用和性質出發，結合鍋爐安全閥的應用環境以及運行原理等分析其特性；并由此結合鍋爐安全閥應用的實際情況探索常見的故障類型以及解決方法。下面針對鍋爐安全閥的特性進行分析，為實現對其常見故障的分析奠定基礎。

1.1 基礎應用

一般而言，鍋爐安全閥的應用大多數是集中在石油化工領域、火力和核能發電領域的壓力容器中。通過一種自動化的控制技術管控壓力容器內部介質的存儲，進而來提高其壓力設備運行的安全性。而且，在鍋爐安全閥的基礎應用中，不同類型的鍋爐安全閥具有不同的應用環境以及應用場合，可以較為具體地針對不同的利用環境而發揮作用。其中，安全閥常見于壓力容器內部為氣體或者蒸汽類介質的情況下，可以利用靜壓力驅動的方式來完成對于壓力容器的自動泄壓，保障壓力平衡。

1.2 結構分類

據實際應用顯示，鍋爐安全閥的結構分類可以總結為重錘杠桿式安全閥和彈簧安全閥。不同的結構應用有不同效果和特性。其中，重錘式的杠桿安全閥主要是通過發揮重錘以及杠桿的作用來維持安全閥管控上的平衡效果。而且，由于杠桿所具有的特性使得其可以用較小質量的重錘發揮較大的作用效果，并通過重錘位置變換的方式來精準地控制鍋爐安全閥的開關程度。這種重錘杠桿式安全閥的優點為：開關掌握更穩定、精確性高、結構簡單、抗干擾性強以及適應性較強等；但由于重錘的存在也使其利用較為笨重，很容易在震動的作用下發生泄漏的后果。

此外，在彈簧式安全閥應用中，也是側重于通過彈簧結構來調整安全閥瓣的力量，以其壓縮量為實際情況來控制安全閥開啟的程度。這種彈簧式安全閥的應用，具有體積小、應用范圍廣、開關便捷的特點，但是受到彈簧自身的限制也會導致其環境的限制性較大，并且要配合一定的散熱設備一起發揮效果，才能避免彈簧發熱所產生的不良后果

1.3 應用原理

在鍋爐安全閥的應用中，主要的運行原理是與其組成結構密不可分的。一般而言，鍋爐安全閥主要是分為安全閥彈簧、閥桿、閥瓣3個部分。其中，安全閥彈簧是一種提供預緊力的部件，產生的預緊力通過閥桿的作用最終達到閥瓣的上部位置，并通過調整彈簧的預緊力來調整安全閥的整定壓力，同時也可以通過安全閥反沖盤來控制安全閥的開啟高度。在這種密封環境下，系統內部的介質主要是在閥瓣下方位置發生壓力作用，并通過向下的預緊力和向上力的作用，在雙方達成平衡時，控制閥門起跳，完成安全的起座工作，進行壓力容器的內部排壓。當系統內部介質壓力大于彈簧預緊力時安全閥開啟對系統壓力進行排放，當系統壓力低于彈簧預緊力時閥瓣在彈簧作用力下回座并保證密封。

2 鍋爐安全閥的常見故障類型

在初步研究了鍋爐安全閥的特性之后，針對鍋爐安全閥的常見故障類型進行探索。從鍋爐安全閥的基礎應用、結構分析以及應用原理等角度出發，結合實際的工作環境，分析鍋爐安全閥中常見的故障類型，而不斷探索防止鍋爐安全閥應用出現故障的方法。

2.1 安全閥泄漏

一般而言，在鍋爐安全閥的應用過程中出現安全閥泄漏的情況主要是由于安全閥自身的結構特點以及密封性等性質而造成的。在分析鍋爐安全閥的應用原理時發現：只有當閥瓣與閥座能夠順利實現密封的前提下，才能進行后續的排壓操作，進而完成容器內的壓力排放。但是，在實踐中由于存在一些臟物等其他物質會藏在密封面的空間內，使得密封面接觸的密封效果大打折扣。而且，密封面長期處于這種環境下還會導致出現密封面損傷的后果，最終也將使得密封效果受到不良影響。但在解決時，只有與鍋爐維修工作一同開展，將密封面的妨礙物質除去，才能避免鍋爐安全閥的泄露。

此外，導致鍋爐安全閥泄露的另外一個原因可以概括為鍋爐安全閥內部設備長時間運行而導致的設備老化和部件使用期限到期等情況。由于鍋爐安全閥的開關工作是長期處于運行的狀態，就導致其原本的使用壽命就會大大受到影響；而且伴隨著鍋爐安全閥內部的杠桿部件、彈簧彎曲以及閥桿變形等情況，會使得這些設備元件失去彈性，進而喪失其原本的作用。在解決這種問題時，就必須要結合相應的設備使用期限以及日常化的維修和檢修工作等保障設備處于正常的使用時間，才能夠有效地發揮其內在的價值。

2.2 安全閥頻跳

這里所提及到的頻跳一般是指安全閥回座后，隨著壓力的升高，將會使安全閥開啟，反復幾次出現，即所謂的安全閥“頻跳”現象。在整個動作過程中，要確保安全閥達到規定開啟高度，嚴禁出現震顫、卡阻和頻跳現象。在鍋爐安全閥運行過程中，頻跳現象一旦出現將會對安全閥的密封產生不利影響，極易誘發密封面泄漏問題。造成上述現象的主要原因是與安全閥回座壓力太高有關，如果回座壓力比較高時，將會降低容器內過剩的介質排放量，并促使安全閥回座。如果運行人員未按照要求對其進行調整時，將會導致容器內壓力很快提升，誘發安全閥動作，此時可以通過開大節流閥的開度來給予解決。節流閥開大后，將會減少主安全閥活塞室內的汽源，降低推動活塞向下運動的力，避免主安全閥連續啟動。

2.3 安全閥卡死

1)粉塵“卡死”。粉塵一般包括有機粉塵和無機粉塵，其中有機粉塵常見的有塑料粉塵、煤粉、植物淀粉和植物性細小纖維等。當有機粉塵落到閥門密封元件(閥瓣)與安全閥的導向套之間的間隙后，遇到高溫時發生融化、干餾、干燥、結碳、焦化(膨化)現象，從而導致閥瓣與閥座、向套與閥瓣粘結形成整體，無法在原整定壓力下動作，進而出現了“卡死”現象。無機粉塵常見的有塵土、爐塵、灰沙等，當這些粉塵與閥腔內的水蒸氣或水進行混合時，并且在閥門受熱后，將會導致無機粉塵與閥腔內的水混合后轉化為黏度較強的混合物，在閥瓣與導向機構間的間隙間積聚，預冷后將會使閥瓣與導向套、閥瓣與閥粘結在一起，誘發“卡死”問題。

2)鐵銹誘發安全閥“卡死”。鐵銹通常是指閥罩、彈簧、閥體、管道等零件與水蒸氣、水、空氣、等物質發生化學反應，最終在彈簧室、閥腔和導向機構間隙沉淀，從而誘發銹垢“卡死”。

3)水垢誘發安全閥“卡死”。在對安全閥進行安裝過程中，如果安裝不合理將會導致安全閥閥腔內積水，進而誘發水垢。閥腔受熱過程中，將會降低水中雜質的溶解度，即水中的鈣(Ca)、鎂(Mg)離子等與其他雜質會在閥瓣與導向機構的間隙、閥門內部的密封元件表面及其他傳動機構零件上粘附、沉積、結晶，從而出現“卡死”現象。

4)冰凍“卡死”。在以液化氣體和低沸點物質為主的安全閥上，可能會因為在常壓下液化氣體迅速氣化，當出現泄漏時，泄漏介質的流量、流速達到一定值時，將會吸收閥門的熱量，導致空氣中水蒸氣在閥腔內的零件與零件間隙和零件表面迅速結霜、結露和結冰，誘發安全閥“卡死”。

要想使上述問題得到有效解決，就需要定期將安全閥拆下清洗，進行定壓校驗后才允許重新使用。在室外安裝的安全閥，要做好防護措施，避免塵埃、霧、雨、銹污等贓物進入安全閥中。同時，還需要加強鍋爐的定期維護保養工作，以確保爐墻、爐頂密封性能良好，且可以有效降低安全閥周圍的粉塵濃度。

2.4 閥瓣震動故障

當出現閥瓣震動故障時，主要是由于彈簧的震動而導致鍋爐安全閥出現閥瓣震動，進而影響到高壓容器的鍋爐安全閥閥門關閉的結果。一般而言，當出現安全閥閥瓣震動的情況下，需要從解決彈簧的剛度出發，選擇合適的彈簧應用來調節鍋爐安全閥的回座力。同時，還需要針對鍋爐安全閥的排放管阻力進行分析，防止由于排放管產生的較大阻力導致閥瓣出現震動故障的結果。對于閥瓣震動故障的解決，重點是從彈簧的更換和調整入手，結合相應的技術判斷措施，摒除其他導致出現閥瓣振動的故障因素，最終進行彈簧的彈性調整以及剛度整改。

3 結語

分析鍋爐安全閥特性和故障，可以從鍋爐安全閥的基礎應用、結構分類和應用原理等角度入手，并結合其實用情況總結鍋爐安全閥應用中常見的故障類型，從而推動故障解決技術的研究。