安全閥常見故障分析

1、安全閥常見故障分析【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，化工企業(yè)裝置的規(guī)模越來越大，設(shè)備的大型化和密集度的不斷加深，安全生產(chǎn)成為企業(yè)發(fā)展建設(shè)中不可忽視的大問題。盡管隨著生產(chǎn)裝置控制水平的提高，集散控制系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，從工藝控制上采用諸如超壓報警、聯(lián)鎖停機(jī)等多種措施以確保裝置的生產(chǎn)安全，發(fā)揮了很重要的作用。但是安全閥仍然是化工生產(chǎn)裝置里鍋爐、設(shè)備、壓力容器和壓力管道安全的主要設(shè)施之一，是生產(chǎn)裝置安全保護(hù)措施的最后一道屏障。本文從一名安全閥校驗員和檢修鉗工的角度，主要描述了安全閥校驗期間出現(xiàn)的常見故障及排除方法。從安全閥的工作原理、校驗與故障排除等多個方面總結(jié)了幾點在實際生產(chǎn)實踐中的工作經(jīng)驗, 供安全

2、閥使用單位及相關(guān)技術(shù)人員參考?！娟P(guān)鍵詞】：安全閥；校驗；維修；故障；管理；單位換算 引言按勞動部1992年文件關(guān)于在用鍋爐壓力容器安全閥校驗的若干意見的規(guī)定，只有經(jīng)資格認(rèn)可的特種設(shè)備檢驗單位才可以從事安全閥的校驗工作。隨著社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)步，各企業(yè)在安全閥使用與修理校驗管理方面已經(jīng)相當(dāng)規(guī)范，因此國家質(zhì)監(jiān)總局2006年頒布的TSGZF0012006安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：有條件的安全閥使用單位可以自行進(jìn)行安全閥的校驗工作。這一新標(biāo)準(zhǔn)的頒布，為各安全閥使用單位開展安全閥修理與校驗工作帶來極為便利的條件。以神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司為例，全公司有各種型式的安全閥近3000只，但因安全閥修理

3、與校驗工作繁瑣，有資質(zhì)的單位多不愿承擔(dān)，在新標(biāo)準(zhǔn)頒布以前，找一家有資質(zhì)的單位承擔(dān)全公司安全閥校驗工作對神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司的特種設(shè)備管理人員來說非常困難，在新標(biāo)準(zhǔn)頒布以后，這個問題就非常容解決了，現(xiàn)在神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司購置了專門的安全閥校驗設(shè)備，培訓(xùn)了安全閥校驗技術(shù)人員，自行組織本公司安全閥的校驗工作，對保證安全閥的完好狀態(tài)，保障全公司工業(yè)鍋爐、壓力容器和壓力管道等承壓特種設(shè)備安全運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。現(xiàn)將2014年神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司安全閥的校驗工作作一個簡要的統(tǒng)計分析，對檢驗安全閥的主要工藝過程作簡要介紹，對校驗安全閥的過程中出現(xiàn)的常見故障及排除方法作匯總，對

4、安全閥修理過程與校驗實踐歸納總結(jié)，供安全閥使用單位及相關(guān)技術(shù)人員參考。一 2014年安全閥校驗任務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析我車間承擔(dān)神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司化工園區(qū)各生產(chǎn)裝置安全閥的校驗任務(wù)，校驗作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)不合格安全閥原因有多種?，F(xiàn)將2014年神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司安全閥校驗出現(xiàn)的不合格項目進(jìn)行統(tǒng)計分析，目的是總結(jié)工作經(jīng)驗。2014年神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司校驗安全閥共計2133臺，其中一次校驗合格數(shù)量為1616臺，經(jīng)修理二次校驗后合格的數(shù)量為216臺，不合格數(shù)量為49臺，不合格率為0.09%。不合格的主要原因有：1、工作壓力高于密封試驗壓力；2、波紋管損壞；3、無銘牌或名牌標(biāo)

5、記不清；4、 閥桿斷裂；5、安全閥附件不全；6、密封面損壞或泄漏嚴(yán)重；二 安全閥的工作原理以下分別以彈簧直接載荷式安全閥和先導(dǎo)式安全閥為例，進(jìn)一步說明安全閥的作用原理。圖1-1是彈簧直接載荷式安全閥的示意圖。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備中（即安全閥進(jìn)口處）介質(zhì)處于正常工作壓力時，彈簧載荷大于介質(zhì)靜壓力對閥瓣的作用力，使閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。上述兩個作用力的差值產(chǎn)生使閥瓣和閥座（統(tǒng)稱為關(guān)閉件）密封面間相互壓緊的力（即密封力）。只要這個密封力足夠大（相對于由密封面及介質(zhì)狀況決定的必需密封力而言），就能阻止介質(zhì)泄出，使閥門達(dá)到必要的密封性。如果介質(zhì)壓力升高，超過正常工作壓力時，密封力就隨之減小。小到一定程度時，介質(zhì)開始

6、泄出（稱為“前泄”）。隨著介質(zhì)壓力進(jìn)一步升高，當(dāng)介質(zhì)對閥瓣的作用力同彈簧力達(dá)到平衡時，閥瓣開始脫離閥座而升起，稱為“開啟”。壓力繼續(xù)升高時，閥瓣達(dá)到設(shè)計的開啟高度，作全量排放。只要閥門的排量足夠大，設(shè)備中的壓力就會降低。壓力降低到一定程度時，閥門由于彈簧力的作用而重新關(guān)閉。圖1-1 彈簧直接載荷式安全閥示意圖先導(dǎo)式安全閥由主閥和導(dǎo)閥組成。導(dǎo)閥隨設(shè)備介質(zhì)壓力的變化而動作，主閥則由導(dǎo)閥的驅(qū)動或控制而動作。圖1-2是先導(dǎo)式安全閥的動作原理圖。當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀況時，導(dǎo)閥閥瓣處于關(guān)閉狀態(tài)。系統(tǒng)壓力從主閥進(jìn)口通過導(dǎo)管和導(dǎo)閥傳入主閥閥瓣（活塞）上方氣室。由于活塞面積大于閥瓣密封面面積，系統(tǒng)壓力對閥

7、瓣產(chǎn)生一個向下的合力，使主閥處于關(guān)閉、密封狀態(tài)。圖 1-2 先導(dǎo)式安全閥動作原理當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到整定壓力時，導(dǎo)閥開啟，同時滑閥向上移動封閉導(dǎo)閥的進(jìn)氣通道。主閥閥瓣上方氣室的介質(zhì)經(jīng)由打開的導(dǎo)閥排出，使主閥閥瓣上方壓力降低。主閥閥瓣在進(jìn)口壓力的推動下打開而使系統(tǒng)卸壓。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到一定值時，導(dǎo)閥回座并帶動頂桿頂開滑閥。系統(tǒng)壓力再次通過導(dǎo)閥傳入主閥閥瓣上方氣室，并推動主閥閥瓣關(guān)閉。三、校驗與維修安全閥校驗的前提是，校驗臺應(yīng)無泄漏并且校驗介質(zhì)必須清潔。因為校驗介質(zhì)中的固體或雜質(zhì)會損壞安全閥的密封面。一般情況下，對于氣體和氣化工況的安全閥，其校驗介質(zhì)應(yīng)為空氣或氮氣；對液體工況的安全閥，校驗介質(zhì)為水。

8、對蒸汽工況的閥門，最好應(yīng)用蒸汽測試，但如果不能用蒸汽校驗，也可以用空氣或氮氣測試。用于安全閥校驗的壓力表必須經(jīng)過檢定。根據(jù)數(shù)據(jù)單或任務(wù)書或銘牌值選擇壓力表，所選的壓力表應(yīng)具有相對于安全閥設(shè)定壓力值的足夠量程，通常情況下選擇開啟壓力值在量程的三分之一至三分之二之間的壓力表，因為壓力表的量程太大會影響精度，量程太小又容易損壞。90% of Set Pressure1/2(12.7cm)1/4(0.64cm)圖8開始校驗前，應(yīng)觀察氣源壓力是否大于開啟壓力1.5倍以上,氣源壓力高些無妨,但不能太低,當(dāng)氣源壓力較大的時候,校驗過程中加壓時應(yīng)緩慢些,這樣可避免安全閥突然起跳.在安全閥校驗過程中,其出口不能

9、對準(zhǔn)自己或別人,以免在起跳時發(fā)生危險。氣泡法密封性能試驗根據(jù)API527標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，安全閥密封性能測試采用氣泡法進(jìn)行，氣泡法試驗系統(tǒng)的布置圖（圖8）。除漏氣引出管外徑為5/16（7.9mm）外,其出口端應(yīng)平行于水面并低于水面1/2（12.7mm）。密封性能試驗程序如下：（1）升高安全閥進(jìn)口壓力，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%以上后，升壓速度應(yīng)低于0.01MPa/S，觀察并記錄安全閥的開啟壓力。（2）降低安全閥進(jìn)口壓力，使閥門重新回到密封狀態(tài)，然后在安全閥出口處裝上作密封性能試驗的盲板。（3）調(diào)節(jié)安全閥的進(jìn)口壓力并使之保持在密封試驗壓力，觀察和統(tǒng)計，以分鐘為時間單位統(tǒng)計的氣體泄漏率（水作為測試介質(zhì)時

10、，應(yīng)以每小時水的泄漏率表示），計量泄露的氣泡數(shù)從第一個氣泡出現(xiàn)開始計數(shù)，取兩分鐘內(nèi)的平均值。表4 金屬密封面安全閥的密封測試泄漏率參考表：設(shè)定壓力允許最大泄漏率公稱通徑0.37英寸氣泡數(shù)/分鐘允許最大泄漏率公稱通徑>0.37英寸氣泡數(shù)/分鐘PSIMpa15-10000.1034020150010.36030200013.08040250017.010050300020.710060400027.610080500038.5100100600046.4100100當(dāng)用水作為試驗介質(zhì)時，水的泄漏率應(yīng)不超過10cm3/h，對于膠圈密封式的安全閥，不應(yīng)出現(xiàn)任何泄漏現(xiàn)象。五、安全閥常見故障、原因及

11、其排除方法安全閥選擇或使用不當(dāng)，會造成閥門故障。這些故障如不及時消除，則會影響安全閥的功能和壽命，甚至不能起到安全保護(hù)作用。1、閥座泄漏閥座泄漏是指在設(shè)備正常工作壓力下，閥瓣與閥座密封面處發(fā)生超過允許程度的滲漏。在所有安全閥故障中，最常見、最有害的就是閥座泄漏，在我所經(jīng)歷的安全閥中，這種故障的發(fā)生率占安全閥故障的90%以上。閥座一旦泄漏，介質(zhì)就會進(jìn)入安全閥的二級壓力區(qū)，介質(zhì)就會腐蝕導(dǎo)向套和彈簧。如果不及時維修，泄漏將通過腐蝕擴(kuò)展造成密封面損壞。原因及處理方法如下：（1）臟物落到密封面上，可通過提升扳手或利用校驗臺對安全閥加壓使安全閥開啟幾次，把臟物吹走。例如：在校驗安全閥時，有些安全閥的出口是

12、閥帽上的排氣孔，對其調(diào)值后，安裝閥帽時，絲扣膠的碎屑很容易掉到密封面周圍，當(dāng)再次試壓時，碎屑就可能粘到密封面上，導(dǎo)致安全閥泄漏。這種情況下，就必須采取上述方法解決。（2）密封面損傷。這種情況將在下文中單獨闡述。（3）彈簧松弛使開啟壓力降低并引起閥門泄漏?？赡苁怯捎诟邷鼗蚋g等原因所造成。應(yīng)根據(jù)原因采取更換彈簧，甚至調(diào)換閥門（如果屬于選型不當(dāng)?shù)脑挘┑却胧?。如果僅僅是由于調(diào)整不當(dāng)引起，則只需把調(diào)節(jié)螺栓適當(dāng)擰緊。2、雜質(zhì)損壞密封面包在密封面之間的氧化皮、焊接飛濺物、結(jié)焦物或其他臟物都會損壞密封面。安全閥在運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生這種損壞,在維修時也可能發(fā)生。安裝安全閥前一定要清洗系統(tǒng)的各個部分,因此，校驗安全

13、閥必須使用清潔的介質(zhì)。損壞的密封面一般通過研磨來校正。一般情況下，小洞眼或劃傷只用研磨就能去除。損壞嚴(yán)重的在研磨前還需要機(jī)械加工。在某些情況下，可以通過選擇機(jī)構(gòu)不同的安全閥來減輕安全閥閥座的泄漏。在可能的情況下，使用O型圈軟閥座可以最大限度地減少泄漏，從而消除由此引起的腐蝕和銹蝕問題。若不能使用軟閥座安全閥或排放系統(tǒng)有腐蝕性介質(zhì)，則可選用帶波紋管式閥座的安全閥，以便隔離并保護(hù)導(dǎo)向套和閥門彈簧。3、管道張力導(dǎo)致安全閥變形過大的管道荷載或裝配不當(dāng)可能會使閥體產(chǎn)生變形或零件的同軸度遭到破壞，引起安全閥閥座泄漏。因此，在安裝安全閥以及其入口管時，必須做到入口和排放管道妥善支撐并安裝牢固，使強(qiáng)大的扭曲荷

14、載不會傳遞到閥體上。4、工作壓力與設(shè)定壓力太接近安全閥開啟壓力與設(shè)備正常工作壓力太接近，當(dāng)安全閥受震動或介質(zhì)壓力波動時容易起跳，啟跳次數(shù)過于頻繁，會造成泄漏。應(yīng)根據(jù)設(shè)備情況對開啟壓力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。烯烴公司氣化車間1#氣化爐F-23106安全閥，就因設(shè)定壓力與工作壓力太接近，并且在有背壓的情況下使用了無背壓的安全閥造成安全閥密封面經(jīng)常損壞，經(jīng)校驗完畢后出具了整改意見通知書。由于經(jīng)研磨維修好的金屬對金屬密封的安全閥在大約低于設(shè)定壓力10%或5PSI（取其大者）情況下，一般都能較好的密封，因此應(yīng)維持設(shè)定壓力和工作壓力之間這一最低限度的壓力差，以免造成密封面泄漏。 5、頻跳和震顫頻跳：安全閥的閥瓣迅

15、速異常地來回運(yùn)動，在運(yùn)動中閥瓣接觸閥座。震顫：安全閥的閥瓣迅速異常地來回運(yùn)動，在運(yùn)動中閥瓣不接觸閥座。頻跳和震顫都會使安全閥在起跳后一旦有介質(zhì)排放，其壓降將使閥門立即關(guān)閉或趨于關(guān)閉。這種開、關(guān)循環(huán)發(fā)生的頻率很高，可能造成嚴(yán)重的閥座損壞，有時甚至無法維修（當(dāng)應(yīng)該使用全啟式安全閥的地方誤用了微啟式安全閥時就可能出現(xiàn)上述情況）。產(chǎn)生頻跳或震顫的可能原因如下： （1）安全閥排放能力過大（相對于必須排量而言），及其尺寸過大。應(yīng)使選用的安全閥的額定排量盡可能接近設(shè)備的必須排放量。（2）進(jìn)口管道口徑太小或阻力太大。應(yīng)使進(jìn)口管內(nèi)徑不小于閥門進(jìn)口通徑或減少進(jìn)口管道阻力。（3）排放管道阻力過大。造成排放時過大的背

16、壓。應(yīng)降低排放管道阻力。（4）齒條調(diào)整不當(dāng)，使回座壓力過高。應(yīng)重新調(diào)整齒條位置。（5）彈簧剛度太大。應(yīng)該用剛度較小的彈簧。6、安全閥啟閉不靈活其主要原因及處理方法如下：（1）齒條調(diào)節(jié)不當(dāng)，導(dǎo)致安全閥開啟過程拖長或回座遲緩。應(yīng)重新加以調(diào)整。（2）因內(nèi)部運(yùn)動零件有卡阻現(xiàn)象，這可能是由于裝配不當(dāng)，臟物混入或零件銹蝕等原因造成。應(yīng)查明原因消除之。（3）排放管阻力過大，排放時建立起較大背壓，使閥門開啟不足，應(yīng)減小排氣管道阻力。7、開啟壓力值變化安全閥調(diào)整好以后，其實際開啟壓力相對于整定值允許有一定的偏差（一般為±3%）。超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許范圍則認(rèn)為是不正常的。造成開啟壓力值變化的原因可能有：（

17、1）由于工作溫度變化而引起 。例如，安全閥在常溫下調(diào)整而用于高溫下時，開啟壓力常常有所降低（這也是用于高溫度介質(zhì)的安全閥要進(jìn)行熱態(tài)校驗的原因，烯烴公司動力一車間3#機(jī)4.2MPa抽氣管線的兩個安全閥在冷態(tài)校驗后，當(dāng)鍋爐進(jìn)行調(diào)試時，又對其進(jìn)行了熱態(tài)校驗）。這可以通過適當(dāng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓來加以調(diào)節(jié)。但如果是屬于選型不當(dāng)導(dǎo)致彈簧腔室溫度過高的話，則應(yīng)調(diào)換適當(dāng)型號的（例如，帶散熱片的散熱式安全閥）安全閥。（2）由于彈簧被腐蝕或老化所引起的，應(yīng)更換彈簧。在介質(zhì)具有強(qiáng)腐蝕性的場合，應(yīng)選用表面包覆塑料或選用帶波紋管隔離機(jī)構(gòu)的安全閥。（3）由于背壓變動而引起的，當(dāng)被壓變化量較大時，應(yīng)選用背壓平衡式波紋管安全閥。（

18、4）由于內(nèi)部運(yùn)動零件有卡阻現(xiàn)象，應(yīng)檢查消除之。例如：若調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整不恰當(dāng)，可能造成提升裝置和調(diào)節(jié)螺栓之間不應(yīng)有的接觸，進(jìn)而導(dǎo)致開啟壓力偏高（從力學(xué)角度講,提升裝置在安全閥開啟時不能垂直開啟，導(dǎo)致調(diào)節(jié)螺栓與提升裝置之間的磨擦力增加）。通常，提升裝置和調(diào)節(jié)螺栓之間至少要保持1/16的空間，否則，可能會發(fā)生上述現(xiàn)象。8、腐蝕腐蝕很可能會使安全閥部件出現(xiàn)麻眼、麻洞、使閥門部件功能失效、使腐蝕后的產(chǎn)物堆積，使閥門材料普遍被蝕化。以我們的經(jīng)驗來看，在鍋爐蒸汽管線及合成生產(chǎn)裝置上的各系統(tǒng)中，水蒸汽和工藝介質(zhì)加劇了安全閥閥體的腐蝕過程。通?？梢酝ㄟ^選擇適當(dāng)?shù)拈y門材料，或選擇波紋管式密封使安全閥的彈簧、調(diào)節(jié)螺栓

19、、閥桿和導(dǎo)向套表面與運(yùn)行過程中的腐蝕物介質(zhì)隔離等來控制腐蝕。9、未固定好齒條若齒條未固定或固定不牢固，當(dāng)安全閥起跳時，齒條受振動上升，嚴(yán)重時可導(dǎo)致閥座無法密封，造成泄漏。10、其他原因造成安全閥閥座泄漏閥桿未對中、閥桿不能扶正、彈簧與彈簧墊片之間的間隙太大，或調(diào)整螺栓與彈簧墊圈之間、或閥桿與閥瓣支撐架之間、或閥桿與下部彈簧墊圈之間的接合不好，都會造成閥座泄漏。所以應(yīng)檢查閥桿的平直度，彈簧與彈簧墊圈的安裝要適當(dāng)并使其成為一個正確的彈簧組件。八、幾點體會現(xiàn)將幾年來的安全閥的定檢情況及工作實踐提出建議，以便進(jìn)一步搞好安全閥的校驗工作：1、安全閥定期校驗的重要性安全閥作為超壓保護(hù)裝置，必須具有良好的密封性、較高的靈敏度、足夠的排放量以及極好的回座性能。安全閥在長期的使用過程中由于熱應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)等因素的作用，會使彈簧疲勞，閥瓣和閥座密封失靈，使安全閥誤動作或泄漏