ATOS安全閥是一種非常重要的保護(hù)用閥門,廣泛地用在各種壓力容器和管道系統(tǒng)上,當(dāng)受壓系統(tǒng)中的壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí),它能自動(dòng)打開,把過(guò)剩的介質(zhì)排放到大氣中去,以保證壓力容器和管道系統(tǒng)安全運(yùn)行,防止事故的發(fā)生,而當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時(shí)又能自動(dòng)關(guān)閉.ATOS安全閥工作的可靠與否直接關(guān)系到設(shè)備及人身的安全,所以必須給予重視.
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ATOS安全閥常見故障原因分析及解決方法:
閥門漏泄在設(shè)備正常工作壓力下,閥瓣與閥座密封面處發(fā)生超過(guò)允許程度的滲漏,ATOS安全閥的泄漏不但會(huì)引起介質(zhì)損失.另外,介質(zhì)的不斷泄漏還會(huì)使硬的密封材料遭到破壞,但是,常用的ATOS安全閥的密封面都是金屬材料對(duì)金屬材料,雖然力求做得光潔平整,但是要在介質(zhì)帶壓情況下做到不漏也是非常困難的.因此,對(duì)于工作介質(zhì)是蒸汽的ATOS安全閥,在規(guī)定壓力值下,如果在出口端肉眼看不見,也聽不出有漏泄,就認(rèn)為密封性能是合格的.
一般造成閥門漏泄的原因主要有以下三種情況:一種情況是,臟物雜質(zhì)落到密封面上,將密封面墊住,造成閥芯與閥座間有間隙,從而閥門滲漏.消除這種故障的方法就是清除掉落到密封面上的臟物及雜質(zhì),一般在鍋爐準(zhǔn)備停爐大小修時(shí),首先做安全門跑砣試驗(yàn),如果發(fā)現(xiàn)漏泄停爐后都進(jìn)行解體檢修,如果是點(diǎn)爐后進(jìn)行跑砣試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)安全門漏泄,估計(jì)是這種情況造成的,可在跑砣后冷卻20分鐘后再跑舵一次,對(duì)密封面進(jìn)行沖刷.另一種情況是密封面損傷.造成密封面損傷的主要原因有以下幾點(diǎn):一是密封面材質(zhì)不良.例如,在3~9號(hào)爐主安全門由于多年的檢修,主安全門閥芯與閥座密封面普遍已經(jīng)研得很低,使密封面的硬度也大大降低了,從而造成密封性能下降,消除這種現(xiàn)象的方法就是將原有密封面車削下去,然后按圖紙要求重新堆焊加工,提高密封面的表面硬度.注意在加工過(guò)程中一定保證加工質(zhì)量,如密封面出現(xiàn)裂紋、沙眼等缺陷一定要將其車削下去后重新加工.新加工的閥芯閥座一定要符合圖紙要求.目前使用YST103通用鋼焊條堆焊加工的閥芯密封面效果就比較好.
二是檢修質(zhì)量差,閥芯閥座研磨的達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,消除這種故障的方法是根據(jù)損傷程度采用研磨或車削后研磨的方法修復(fù)密封面.造成ATOS安全閥漏泄的另一個(gè)原因是由于裝配不當(dāng)或有關(guān)零件尺寸不合適.在裝配過(guò)程中閥芯閥座未*對(duì)正或結(jié)合面有透光現(xiàn)象,或者是閥芯閥座密封面過(guò)寬不利于密封.消除方法是檢查閥芯周圍配合間隙的大小及均勻性,保證閥芯*孔與密封面同正度,檢查各部間隙不允許抬起閥芯;根據(jù)圖紙要求適當(dāng)減小密封面的寬度實(shí)現(xiàn)有效密封.
閥體結(jié)合面滲漏指上下閥體間結(jié)合面處的滲漏現(xiàn)象,造成這種漏泄的主要原因有以下幾個(gè)方面:一是結(jié)合面的螺栓緊力不夠或緊偏,造成結(jié)合面密封不好.消除方法是調(diào)整螺栓緊力,在緊螺栓時(shí)一定要按對(duì)角把緊的方式進(jìn)行,是邊緊邊測(cè)量各處間隙,將螺栓緊到緊不動(dòng)為止,并使結(jié)合面各處間隙一致.二是閥體結(jié)合面的齒形密封墊不符合標(biāo)準(zhǔn).例如,齒形密封墊徑向有輕微溝痕,平行度差,齒形過(guò)尖或過(guò)坡等缺陷都會(huì)造成密封失效.從而使閥體結(jié)合面滲漏.在檢修時(shí)把好備件質(zhì)量關(guān),采用合乎標(biāo)準(zhǔn)的齒形密封墊就可以避免這種現(xiàn)象的發(fā)生.三是閥體結(jié)合面的平面度太差或被硬的雜質(zhì)墊住造成密封失效.對(duì)由于閥體結(jié)合面的平面度太差而引起閥體結(jié)合面滲漏的,消除的方法是將閥門解體重新研磨結(jié)合面直至符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).由于雜質(zhì)墊住而造成密封失效的,在閥門組裝時(shí)認(rèn)真清理結(jié)合面避免雜質(zhì)落入.
沖量ATOS安全閥動(dòng)作后主ATOS安全閥不動(dòng)作這種現(xiàn)象通常被稱為主安全門的拒動(dòng).主安全門拒動(dòng)對(duì)運(yùn)行中的鍋爐來(lái)說(shuō)危害是非常大的,是重大的設(shè)備隱患,嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行,一旦運(yùn)行中的壓力容器及管路中的介質(zhì)壓力超過(guò)額定值時(shí),主安全門不動(dòng)作,使設(shè)備超壓運(yùn)行極易造成設(shè)備損壞及重大事故.在分析主安全門拒動(dòng)的原因之前,首先分析一下主安全門的動(dòng)作原理.
當(dāng)承壓容器內(nèi)的壓力升至沖量ATOS安全閥的整壓力時(shí),沖量ATOS安全閥動(dòng)作,介質(zhì)從容器內(nèi)通過(guò)管路沖向主ATOS安全閥活塞室內(nèi),在活塞室內(nèi)將有一個(gè)微小的擴(kuò)容降壓,假如此時(shí)活塞室內(nèi)的壓強(qiáng)為P1,活塞節(jié)流面積為Shs,此時(shí)作用在活塞上的f1為:f1=P1×Shs……………………(1)假如此時(shí)承壓容器內(nèi)的介質(zhì)的壓強(qiáng)為P2,閥芯的面積為Sfx,則此時(shí)介質(zhì)對(duì)閥芯一個(gè)向上的作用力f2為:f2=P2×Shx..............(2)通常ATOS安全閥的活塞直徑較閥芯直徑大,所以式(1)與式(2)中Shs>SfxP1≈P2假如將彈簧通過(guò)閥桿對(duì)閥芯向上的拉力設(shè)為f3及將運(yùn)動(dòng)部件與固定部件間摩擦力(主要是活塞與活塞室間的摩擦力)設(shè)為fm,則主安全門的動(dòng)作的先決條件:只有作用在活塞上的作用力f1略大于作用在閥芯上使其向上的作用力f2及彈簧通過(guò)閥桿對(duì)閥芯向上的拉力f3及運(yùn)動(dòng)部件與固定部件間摩擦力(主要是活塞與活塞室間的摩擦力)fm之和時(shí),即:f1>f2+f3+fm時(shí)主安全門才能啟動(dòng).
通過(guò)實(shí)踐,主安全門拒動(dòng)主要與以下三方面因素有關(guān):一是閥門運(yùn)動(dòng)部件有卡阻現(xiàn)象.這可能是由于裝配不當(dāng),臟物及雜質(zhì)混入或零件腐蝕;活塞室表面光潔度差,表面損傷,有溝痕硬點(diǎn)等缺陷造成的.這樣就使運(yùn)動(dòng)部件與固定部件間摩擦力fm增大,在其他條件不變的情況下f1<f2+f3+fm所以主安全門拒動(dòng).例如,在2001年3號(hào)爐大修前過(guò)熱主安全門跑砣試驗(yàn)時(shí),發(fā)生了主安全門拒動(dòng).檢修時(shí)解體檢查發(fā)現(xiàn),活塞室內(nèi)有大量的銹垢及雜質(zhì),活塞在活塞室內(nèi)無(wú)法運(yùn)動(dòng),從而造成了主安全門拒動(dòng).檢修時(shí)對(duì)活塞,脹圈及活塞室進(jìn)行了除銹處理,對(duì)活塞室溝痕等缺陷進(jìn)行了研磨,裝配前將活塞室內(nèi)壁均勻地涂上鉛粉,并嚴(yán)格按次序?qū)﹂y門進(jìn)行組裝.
在鍋爐水壓試驗(yàn)時(shí),對(duì)脈沖管進(jìn)行沖洗,然后將主安全門與沖量ATOS安全閥連接,大修后點(diǎn)爐時(shí)再次進(jìn)行ATOS安全閥跑砣試驗(yàn)一切正常.二是主安全門活塞室漏氣量大.當(dāng)閥門活塞室漏氣量大時(shí),式(1)中的f1一項(xiàng)作用在活塞上的作用力偏小,在其他條件不變的情況下f1<f2+f3+fm所以主安全門拒動(dòng).造成活塞室漏氣量大的主要原因與閥門本身的氣密性和活塞環(huán)不符合尺寸要求或活塞環(huán)磨損過(guò)大達(dá)不到密封要求有關(guān)系.
例如,3~9號(hào)爐主ATOS安全閥對(duì)活塞環(huán)的質(zhì)量要求是活塞環(huán)的棱角應(yīng)圓滑,自由狀態(tài)開口間隙不大于14,組裝后開口間隙△=1~1.25,活塞與活塞室間隙B=0.12~0.18,活塞環(huán)與活塞室間隙為S=0.08~0.12,活塞環(huán)與活塞室接觸良好,透光應(yīng)不大于周長(zhǎng)的1/6.對(duì)活塞室內(nèi)要求是,活塞室內(nèi)的溝槽深度不得超過(guò)0.08~0.1mm,其橢圓度不超過(guò)0.1mm,圓錐度不超過(guò)0.1mm,應(yīng)光潔無(wú)擦傷,但解體檢修時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)每臺(tái)爐主安全門的活塞環(huán)、活塞及活塞室都不符合檢修規(guī)程要求,目前一般活塞環(huán)與活塞室的間隙都在S≥0.20,且活塞室表面的缺陷更為嚴(yán)重,嚴(yán)重地影響了活塞室的汽密性,造成活塞室漏汽量偏大.
消除這種缺陷的方法是:對(duì)活塞室內(nèi)表面進(jìn)行處理,更換合格的活塞及活塞環(huán),在有節(jié)流閥的沖量安全裝置系統(tǒng)中關(guān)小節(jié)流閥開度,增大進(jìn)入主安全門活塞室的進(jìn)汽量,在條件允許的情況下也可以通過(guò)增加沖量ATOS安全閥的行程來(lái)增加進(jìn)入主安全門活塞室內(nèi)的進(jìn)汽量方法推動(dòng)主ATOS安全閥動(dòng)作.三是主ATOS安全閥與沖量ATOS安全閥的匹配不當(dāng),沖量ATOS安全閥的蒸汽流量太小.沖量ATOS安全閥的公稱通徑太小,致使流入主ATOS安全閥活塞室的蒸汽量不足,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)的作用力f1不夠,即f1<f2+f3+fm致使主ATOS安全閥閥芯不動(dòng).這種現(xiàn)象多發(fā)生于主ATOS安全閥式?jīng)_量ATOS安全閥有一個(gè)更換時(shí),由于考慮不周而造成的.
例如2002年5號(hào)爐大修時(shí),將兩臺(tái)重錘式?jīng)_量ATOS安全閥換成兩臺(tái)哈爾濱閥門廠生產(chǎn)A49H-P54100VDg20脈沖式ATOS安全閥,此ATOS安全閥一般與A42H-P54100VDg125型彈簧式主安全匹配使用,將它與蘇產(chǎn)Dg150×90×250型老式主ATOS安全閥配套使用,此種主ATOS安全閥與A29H-P54100VDg125型彈簧式主ATOS安全閥本比不僅公稱通徑要大而且氣密性較差,在5號(hào)爐飽和ATOS安全閥定砣完畢,進(jìn)行跑砣試驗(yàn)時(shí)造成主ATOS安全閥拒動(dòng).后來(lái)我們將沖量ATOS安全閥解體,將其導(dǎo)向套與閥芯配合部分的間隙擴(kuò)大,以增加其通流面積,再次跑砣試驗(yàn)一次成功.所以說(shuō)沖量ATOS安全閥與主ATOS安全閥匹配不當(dāng),公稱通徑較小也會(huì)引起主ATOS安全閥拒動(dòng).
沖量ATOS安全閥回座后主ATOS安全閥延遲回座時(shí)間過(guò)長(zhǎng)發(fā)生這種故障的主要原因有以下兩個(gè)方面:一方面是,主ATOS安全閥活塞室的漏汽量大小,雖然沖量ATOS安全閥回座了,但存在管路中與活塞室中的蒸汽的壓力仍很高,推動(dòng)活塞向下的力仍很大,所以造成主ATOS安全閥回座遲緩,這種故障多發(fā)生于A42Y-P5413.7VDg100型ATOS安全閥上,因?yàn)檫@種型式的ATOS安全閥活塞室汽封性良好.消除這種故障的方法主要通過(guò)開大節(jié)流閥的開度和加大節(jié)流孔徑加以解決,節(jié)流閥的開度開大與節(jié)流孔徑的增加都使留在脈沖管內(nèi)的蒸汽迅速排放掉,從而降低了活塞內(nèi)的壓力,使其作用在活塞上向下運(yùn)動(dòng)的推力迅速減小,閥芯在集汽聯(lián)箱內(nèi)蒸汽介質(zhì)向上的推力和主ATOS安全閥自身彈簧向上的拉力作用下迅速回座.另一方面原因就是主ATOS安全閥的運(yùn)動(dòng)部件與固定部件之間的磨擦力過(guò)大也會(huì)造成主ATOS安全閥回座遲緩,解決這種問題的方法就是將主ATOS安全閥運(yùn)動(dòng)部件與固定部件的配合間隙控制臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi).
ATOS安全閥的回座壓力低ATOS安全閥回座壓力低對(duì)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大危害,回座壓力過(guò)低將造成大量的介質(zhì)超時(shí)排放,造成不必要的能量損失.這種故障多發(fā)生在200MW機(jī)組所使用的A49H型彈簧脈沖ATOS安全閥上,分析其原因主要是由以下幾個(gè)因素造成的:一是彈簧脈沖ATOS安全閥上蒸汽的排泄量大,這種形式的沖量ATOS安全閥在開啟后,介質(zhì)不斷排出,推動(dòng)主ATOS安全閥動(dòng)作.
一方面是沖量ATOS安全閥前壓力因主ATOS安全閥的介質(zhì)排出量不夠而繼續(xù)升高,所以脈沖管內(nèi)的蒸汽沿汽包或集氣聯(lián)箱繼續(xù)流向沖量ATOS安全閥維持沖量ATOS安全閥動(dòng)作.另一方面由于此種型式的沖量ATOS安全閥介質(zhì)流通是經(jīng)由閥芯與導(dǎo)向套之間的間隙流向主ATOS安全閥活塞室的,介質(zhì)沖出沖量ATOS安全閥的密封面,在其周圍形成動(dòng)能壓力區(qū),將閥芯抬高,于是達(dá)到?jīng)_量ATOS安全閥繼續(xù)排放,蒸汽排放量越大,閥芯部位動(dòng)能壓力區(qū)的壓強(qiáng)越大,作用在閥芯上的向上的推力就越大,沖量ATOS安全閥就越不容易回座,此時(shí)消除這種故障的方法就是將節(jié)流閥關(guān)小,使流出沖量ATOS安全閥的介質(zhì)流量減少,降低動(dòng)能壓力區(qū)內(nèi)的壓力,從而使沖量ATOS安全閥回座.
造成回座壓力低的第二因素是:閥芯與導(dǎo)向套的配合間隙不適當(dāng),配合間隙偏小,在沖量ATOS安全閥啟座后,在此部位瞬間節(jié)流形成較高的動(dòng)能壓力區(qū),將閥芯抬高,延遲回座時(shí)間,當(dāng)容器內(nèi)降到較低時(shí),動(dòng)能壓力區(qū)的壓力減小,沖量閥回座.消除這種故障的方法是認(rèn)真檢查閥芯及導(dǎo)向套各部分尺寸,配合間隙過(guò)小時(shí),減小閥瓣密封面直往式閥瓣阻汽帽直徑或增加閥瓣與導(dǎo)向套之間徑向間隙,來(lái)增加該部位的通流面積,使蒸汽流經(jīng)時(shí)不至于過(guò)分節(jié)流,而使局部壓力升高形成很高的動(dòng)能壓力區(qū).造成回座壓力低的另一個(gè)原因就是各運(yùn)動(dòng)零件磨擦力大,有些部位有卡澀,解決方法就是認(rèn)真檢查各運(yùn)動(dòng)部件,嚴(yán)格按檢修標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各部件進(jìn)行檢修,將各部件的配合間隙調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),消除卡澀的可能性.
ATOS安全閥的頻跳頻跳指的是ATOS安全閥回座后,待壓力稍一升高,ATOS安全閥又將開啟,反復(fù)幾次出現(xiàn),這種現(xiàn)象稱為ATOS安全閥的"頻跳".ATOS安全閥機(jī)械特性要求ATOS安全閥在整動(dòng)作過(guò)程中達(dá)到規(guī)定的開啟高度時(shí),不允許出現(xiàn)卡阻、震顫和頻跳現(xiàn)象.發(fā)生頻跳現(xiàn)象對(duì)ATOS安全閥的密封極為不利,極易造成密封面的泄漏.分析原因主要與ATOS安全閥回座壓力達(dá)高有關(guān),回座壓力較高時(shí),容器內(nèi)過(guò)剩的介質(zhì)排放量較少,ATOS安全閥已經(jīng)回座了,當(dāng)運(yùn)行人員調(diào)整不當(dāng),容器內(nèi)壓力又會(huì)很快升起來(lái),所以又造成ATOS安全閥動(dòng)作,像這種情況可通過(guò)開大節(jié)流閥的開度的方法予以消除.節(jié)流閥開大后,通往主ATOS安全閥活塞室內(nèi)的汽源減少,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)的力較小,主ATOS安全閥動(dòng)作的機(jī)率較小,從而避免了主ATOS安全閥連續(xù)啟動(dòng).
ATOS安全閥的顫振ATOS安全閥在排放過(guò)程中出現(xiàn)的抖動(dòng)現(xiàn)象,稱其為ATOS安全閥的顫振,顫振現(xiàn)象的發(fā)生極易造成金屬的疲勞,使ATOS安全閥的機(jī)械性能下降,造成嚴(yán)重的設(shè)備隱患,發(fā)生顫振的原因主要有以下幾個(gè)方面:一方面是閥門的使用不當(dāng),選用閥門的排放能力太大(相對(duì)于必須排放量而言),消除的方法是應(yīng)當(dāng)使選用閥門的額定排量盡可能接近設(shè)備的必需排放量.另一方面是由于進(jìn)口管道的口徑太小,小于閥門的進(jìn)口通徑,或進(jìn)口管阻力太大,消除的方法是在閥門安裝時(shí),使進(jìn)口管內(nèi)徑不小于閥門進(jìn)口通徑或者減少進(jìn)口管道的阻力.排放管道阻力過(guò)大,造成排放時(shí)過(guò)大的北壓也是造成閥門顫振的一個(gè)因素,可以通過(guò)降低排放管道的阻力加以解決.
結(jié)束語(yǔ)對(duì)鍋爐ATOS安全閥的常見故障原因進(jìn)行了分析并提出了具體的解決方法,雖然目前電站鍋爐ATOS安全閥都是由主、輔閥配套組成的,并采用機(jī)械和熱工控制雙重保護(hù),有些故障不易發(fā)生,但只有充分掌握ATOS安全閥的常見故障原因和消除方法,在故障發(fā)生時(shí)處理起來(lái)才能得心應(yīng)手,對(duì)保證設(shè)備的安全運(yùn)行有著重要的意義.。