ATOS安全閥常見故障的解決方案

ATOS安全閥是一種非常重要的保護用閥門,廣泛地用在各種壓力容器和管道系統(tǒng)上,當受壓系統(tǒng)中的壓力超過規(guī)定值時,它能自動打開,把過剩的介質(zhì)排放到大氣中去,以保證壓力容器和管道系統(tǒng)安全運行,防止事故的發(fā)生,而當系統(tǒng)內(nèi)壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時又能自動關(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)生超過允許程度的滲漏,ATOS安全閥的泄漏不但會引起介質(zhì)損失.另外,介質(zhì)的不斷泄漏還會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)帶壓情況下做到絕對不漏也是非常困難的.因此,對于工作介質(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),一般在鍋爐準備停爐大小修時,首先做安全門跑砣試驗,如果發(fā)現(xiàn)漏泄停爐后都進行解體檢修,如果是點爐后進行跑砣試驗時發(fā)現(xiàn)安全門漏泄,估計是這種情況造成的,可在跑砣后冷卻20分鐘后再跑舵一次,對密封面進行沖刷.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:一是密封面材質(zhì)不良.例如,在3~9號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,閥芯閥座研磨的達不到質(zhì)量標準要求,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原因是由于裝配不當或有關(guān)零件尺寸不合適.在裝配過程中閥芯閥座未完全對正或結(jié)合面有透光現(xiàn)象,或者是閥芯閥座密封面過寬不利于密封.消除方法是檢查閥芯周圍配合間隙的大小及均勻性,保證閥芯頂尖孔與密封面同正度,檢查各部間隙不允許抬起閥芯;根據(jù)圖紙要求適當減小密封面的寬度實現(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,在緊螺栓時一定要按對角把緊的方式進行,是邊緊邊測量各處間隙,將螺栓緊到緊不動為止,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準.例如,齒形密封墊徑向有輕微溝痕,平行度差,齒形過尖或過坡等缺陷都會造成密封失效.從而使閥體結(jié)合面滲漏.在檢修時把好備件質(zhì)量關(guān),采用合乎標準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)量標準.由于雜質(zhì)墊住而造成密封失效的,在閥門組裝時認真清理結(jié)合面避免雜質(zhì)落入.
沖量ATOS安全閥動作后主ATOS安全閥不動作這種現(xiàn)象通常被稱為主安全門的拒動.主安全門拒動對運行中的鍋爐來說危害是非常大的,是重大的設(shè)備隱患,嚴重影響設(shè)備的安全運行,一旦運行中的壓力容器及管路中的介質(zhì)壓力超過額定值時,主安全門不動作,使設(shè)備超壓運行極易造成設(shè)備損壞及重大事故.在分析主安全門拒動的原因之前,首先分析一下主安全門的動作原理.
當承壓容器內(nèi)的壓力升至沖量ATOS安全閥的整壓力時,沖量ATOS安全閥動作,介質(zhì)從容器內(nèi)通過管路沖向主ATOS安全閥活塞室內(nèi),在活塞室內(nèi)將有一個微小的擴容降壓,假如此時活塞室內(nèi)的壓強為P1,活塞節(jié)流面積為Shs,此時作用在活塞上的f1為:f1=P1×Shs……………………(1)假如此時承壓容器內(nèi)的介質(zhì)的壓強為P2,閥芯的面積為Sfx,則此時介質(zhì)對閥芯一個向上的作用力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假如將彈簧通過閥桿對閥芯向上的拉力設(shè)為f3及將運動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及彈簧通過閥桿對閥芯向上的拉力f3及運動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,即:f1>f2+f3+fm時主安全門才能啟動.
通過實踐,主安全門拒動主要與以下三方面因素有關(guān):一是閥門運動部件有卡阻現(xiàn)象.這可能是由于裝配不當,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,有溝痕硬點等缺陷造成的.這樣就使運動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.例如,在2001年3號爐大修前過熱主安全門跑砣試驗時,發(fā)生了主安全門拒動.檢修時解體檢查發(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)無法運動,從而造成了主安全門拒動.檢修時對活塞,脹圈及活塞室進行了除銹處理,對活塞室溝痕等缺陷進行了研磨,裝配前將活塞室內(nèi)壁均勻地涂上鉛粉,并嚴格按次序?qū)﹂y門進行組裝.
在鍋爐水壓試驗時,對脈沖管進行沖洗,然后將主安全門與沖量ATOS安全閥連接,大修后點爐時再次進行ATOS安全閥跑砣試驗一切正常.二是主安全門活塞室漏氣量大.當閥門活塞室漏氣量大時,式(1)中的f1一項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.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)磨損過大達不到密封要求有關(guān)系.
例如,3~9號爐主ATOS安全閥對活塞環(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)不大于周長的1/6.對活塞室內(nèi)要求是,活塞室內(nèi)的溝槽深度不得超過0.08~0.1mm,其橢圓度不超過0.1mm,圓錐度不超過0.1mm,應(yīng)光潔無擦傷,但解體檢修時檢查發(fā)現(xiàn)每臺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重,嚴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:對活塞室內(nèi)表面進行處理,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,增大進入主安全門活塞室的進汽量,在條件允許的情況下也可以通過增加沖量ATOS安全閥的行程來增加進入主安全門活塞室內(nèi)的進汽量方法推動主ATOS安全閥動作.三是主ATOS安全閥與沖量ATOS安全閥的匹配不當,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,推動活塞向下運動的作用力f1不夠,即f1<f2+f3+fm致使主ATOS安全閥閥芯不動.這種現(xiàn)象多發(fā)生于主ATOS安全閥式?jīng)_量ATOS安全閥有一個更換時,由于考慮不周而造成的.
例如2002年5號爐大修時,將兩臺重錘式?jīng)_量ATOS安全閥換成兩臺哈爾濱閥門廠生產(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號爐飽和ATOS安全閥定砣完畢,進行跑砣試驗時造成主ATOS安全閥拒動.后來我們將沖量ATOS安全閥解體,將其導(dǎo)向套與閥芯配合部分的間隙擴大,以增加其通流面積,再次跑砣試驗一次成功.所以說沖量ATOS安全閥與主ATOS安全閥匹配不當,公稱通徑較小也會引起主ATOS安全閥拒動.
沖量ATOS安全閥回座后主ATOS安全閥延遲回座時間過長發(fā)生這種故障的主要原因有以下兩個方面: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,因為這種型式的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動的推力迅速減小,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安全閥的運動部件與固定部件之間的磨擦力過大也會造成主ATOS安全閥回座遲緩,解決這種問題的方法就是將主ATOS安全閥運動部件與固定部件的配合間隙控制臺標準范圍內(nèi).
ATOS安全閥的回座壓力低ATOS安全閥回座壓力低對鍋爐的經(jīng)濟運行有很大危害,回座壓力過低將造成大量的介質(zhì)超時排放,造成不必要的能量損失.這種故障多發(fā)生在200MW機組所使用的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,推動主ATOS安全閥動作.
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,在其周圍形成動能壓力區(qū),將閥芯抬高,于是達到?jīng)_量ATOS安全閥繼續(xù)排放,蒸汽排放量越大,閥芯部位動能壓力區(qū)的壓強越大,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,配合間隙偏小,在沖量ATOS安全閥啟座后,在此部位瞬間節(jié)流形成較高的動能壓力區(qū),將閥芯抬高,延遲回座時間,當容器內(nèi)降到較低時,動能壓力區(qū)的壓力減小,沖量閥回座.消除這種故障的方法是認真檢查閥芯及導(dǎo)向套各部分尺寸,配合間隙過小時,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,來增加該部位的通流面積,使蒸汽流經(jīng)時不至于過分節(jié)流,而使局部壓力升高形成很高的動能壓力區(qū).造成回座壓力低的另一個原因就是各運動零件磨擦力大,有些部位有卡澀,解決方法就是認真檢查各運動部件,嚴格按檢修標準對各部件進行檢修,將各部件的配合間隙調(diào)整至標準范圍內(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安全閥機械特性要求ATOS安全閥在整動作過程中達到規(guī)定的開啟高度時,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安全閥回座壓力達高有關(guān),回座壓力較高時,容器內(nèi)過剩的介質(zhì)排放量較少,ATOS安全閥已經(jīng)回座了,當運行人員調(diào)整不當,容器內(nèi)壓力又會很快升起來,所以又造成ATOS安全閥動作,像這種情況可通過開大節(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,推動活塞向下運動的力較小,主ATOS安全閥動作的機率較小,從而避免了主ATOS安全閥連續(xù)啟動.
ATOS安全閥的顫振ATOS安全閥在排放過程中出現(xiàn)的抖動現(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安全閥的機械性能下降,造成嚴重的設(shè)備隱患,發(fā)生顫振的原因主要有以下幾個方面:一方面是閥門的使用不當,選用閥門的排放能力太大(相對于必須排放量而言),消除的方法是應(yīng)當使選用閥門的額定排量盡可能接近設(shè)備的必需排放量.另一方面是由于進口管道的口徑太小,小于閥門的進口通徑,或進口管阻力太大,消除的方法是在閥門安裝時,使進口管內(nèi)徑不小于閥門進口通徑或者減少進口管道的阻力.排放管道阻力過大,造成排放時過大的北壓也是造成閥門顫振的一個因素,可以通過降低排放管道的阻力加以解決.
結(jié)束語對鍋爐ATOS安全閥的常見故障原因進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,并采用機械和熱工控制雙重保護,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)生時處理起來才能得心應(yīng)手,對保證設(shè)備的安全運行有著重要的意義.。