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安全阀使用方法及常见故障

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安全阀使用方法及常见故障

发布日期:2016-06-16 00:00 来源:http://www.gp-valve.com 点击:

一、安全阀的结构

安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门,它依靠介质自身的压力排出一定数量的流体,以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值。当容器内的压力恢复正常后,阀门自动关闭,并阻止介质继续排出。

安全阀可按开启高度分为全启式安全阀、中启式安全阀和微启式安全阀。全启式安全阀阀瓣开启高度大于或等于阀座喉部直径的1/4;中启式安全阀阀瓣开启高度为阀座喉部直径的1/20~1/4;微启式安全阀阀瓣开启高度大于或等于阀座喉部直径的1/40~1/20。

blob.png安全阀按结构分为杠杆重垂式安全阀、脉冲式安全阀和弹簧式安全阀、背压平衡式安全阀和先导式安全阀

1、杠杆重垂式安全阀

杠杆重垂式安全阀如图4-11所示,由阀体、阀座、阀瓣、导向套、阀杆、杠杆、重垂、阀盖等构成。.杠杆重锤式安全阀

重锤通过杠杆加载于阀瓣上,来平衡阀瓣下介质压力所产生的向上作用力。重锤重力和杠杆力臂长度是根据开启压力大小来确定的,调整好后应加防护罩。介质压力小于开启压力时,阀门处于关闭状态;当达到开启压力时,介质对阀瓣向上作用力稍大于重锤通过杠杆经阀杆向下作用于阀瓣上的力,阐瓣离开阀座,介质泄出,系统或设备内压力下降,恢复正常工作压力,此时阀瓣受到的向下作用力稍大于向上作用力,阀门自动关闭。







 2.脉冲式安全阀

blob.png脉冲式安全阀如图4—12所示。由主阀和副阀两部分构成,副阀在主阀上方。主阀活塞通过活塞杆与主阀瓣连在一起。成为一组合件,它们能同时做向上或向下运动。活塞端面面积大于主阀瓣端面面积,当活塞和主阀瓣同时受相同的压力介质作用时,活塞受力大于主阀瓣受力,两力方向相反,合力方向指向组合件主阀瓣端。介质按箭头所示方向分两路分别进入到主、副阀中.若介质为正常工作压力,副阀不开启.主阀活塞端面不受介质压力作用,而主阀阀瓣受介质压力作用将其紧压在主阀座上,主阀也处于关闭状态,介质不能通过阀排放。当介质压力达到开启压力,进入到副阀隔膜下方介质的压力能克服副阀的弹簧力,使副阀阀瓣向上升起离开阀座,介质经副阀阀座孔向下流动进入到主阀活塞缸。此时,活塞组件两端(活塞端和主阀瓣端)受到相同压力作用,合力方向指向主阀瓣端,该合力(忽略组合件自重)能克服主阀弹簧力,使组合件向下运动,主阀瓣离开主阀座,让开通道,使介质通过主阀座孔排出。随着介质的排放,设备内压力下降,当降到回座压力时,副阀首先关闭,作用在主阀组合件上的合力下降,不足以克服主阀弹簧力,组合件向上运动,主阀瓣压回到阀座上,主阀随之关闭。

脉冲式安全阀用于高压或大口径场合,此时阀瓣上所需载荷很大,而该阀利用介质本身压力将主阀瓣紧压在主阀座上,不用另加载荷。

 







 3.弹簧式安全阀

  弹簧式安全阀如图4—13(a)、(b)所示,主要由阀体、阀座、阀瓣、阀杆、阀盖、导向套、保护罩等组成。图4—13(a)是弹簧微启式安全阀,图4—13(b)是弹簧全启式安全阀。它们的结构基本相同,全启式比微启式多一个反冲盘。弹簧式安全阀是利用弹簧压紧力来平衡介质内压的,根据开启压力来调节弹簧压紧程度。调节方法为:先拆下保护护罩11,拧松锁紧螺母9,即可旋转调节螺套10,使上部的弹簧座12做上下移动,因而改变了弹簧13的压缩程度,亦即改变了弹簧对阀瓣5的压力,使阀瓣在规定的开启压力下才能自动开启。调节好后,用锁紧螺母锁紧,再装上保护罩,并加铁丝铅封。

               blob.png

 图4-13 弹簧式安全阀

(a)弹簧微启式安全阀,(b)弹簧全启式安全阀

1-阀体;      2-阀座;     3-调节圈;     4-定位螺钉;

 5-阀瓣;      6-阀盖;     7-铁丝;       8-铅封;   

9-锁紧螺母; 10-调节螺套; ll-安全护罩;  12-上弹簧座;

13-弹簧;    14-阀杆;    15-下弹簧座;  16-导向套;17-反冲盘。

 

系统或设备内压力未达到开启压力之前,安全阀处于关闭状

态。当压力由于某种原因升到开启压力时,作用在阀瓣下面的向上推举力能克服弹簧通过阀杆向下的作用力,弹簧被压缩,阀瓣离开阀座,阀门自动开启,系统或设备内的压力介质排出。随着介质的排出,系统或设备内的压力下降到回座压力,弹簧对阀瓣的向下作用力大于介质压力对阀瓣的向上作用力,弹簧伸长,阀瓣回落到阀座上,阀门自动关闭。为使安全阀在开启压力状态时迅速达到开启高度,用反冲盘和调节圈改变喷出介质的流向,反冲运动使阀瓣及反冲盘迅速升到开启高度。

 安全阀有封闭和不封闭两种。对易燃、极度毒性或高度危害的介质,必须采用封闭式安全阀。对蒸汽、空气等可选用不封闭式安全阀。

 弹簧式安全阀有带扳手和不带扳手两种,扳手的作用是当介质压力达到整定压力的75%以上时,能利用扳手将阀瓣提升。该扳手对阀门动作不应造成阻碍。用于高温介质的安全阀,有的在阀体和弹簧之间设置散热器,以降低弹簧腔室的温度。也有平衡式安全阀,阀瓣以两个相反的方向承受介质压力,弹簧加在阀瓣上的载荷仅与两个方向介质作用力的差值有关,这样在高压场合,可以采用较小的弹簧。

4.背压平衡式安全阀blob.png

在安全阀中设置了诸如波纹管、活塞或者膜片等平衡背压作用的元件,如图4-14是一种带波纹管的安全阀。这些元件的有效直径等于安全阀关闭件密封面平均直径,在开启之前背压对阀瓣上下两侧的作用力互相平衡,故附加背压的变化不会影响到开启压力的大小。当附加背压不是固定值,且其变化较大时,应采用背压平衡式安全阀。一般资料推荐,采用背压平衡式安全阀的界限是附加背压的变化量超过开启压力的10%以上。

背压平衡式安全阀虽然能够克服开启之前背压的变化对开启压力的影响,却无法完全消除背压变化对开启后动作性能(如排放压力、回座压力等)的影响。这是因为一旦安全阀打开以后,背压的分布情况就改变了,背压作用于阀瓣的合力不在为零。如果背压是变化的,它对阀瓣的合力也是变化的,这就不可避免地会对排放压力、回座压力等动作特性带来影响。

在波纹管平衡式安全阀中,阀瓣上设置一个波纹管,波纹管上端与阀体连接在一起,下端与阀瓣连接,波纹管罩住了阀瓣的导向部分及阀瓣的顶部,一个作用是把介质与阀盖隔离起来,另一个作用就是保证阀瓣上、下面的受背压面积相等,即波纹管的有效面积与安全阀阀瓣(阀座)密封面的面积相等。



5.先导式安全阀

这种安全阀的主阀是依靠从导阀排出的介质来驱动或控制的。而导阀本身是一个直接作用式安全阀,如图4-15。blob.png有时也采用其他形式的阀门,例如电磁泄放阀来作用导阀,或者把他同直接作用式导阀并用,即对同一主阀设置多重导阀控制管路,以提高先导式安全阀的可靠性。

先导式安全阀,其设定压力由导阀控制,其动作性能基本上不受背压的影响。

二、安全阀的特点及适用范围

杠杆重锤式安全阀在阀瓣上升时,受到的重力载荷是不变的,而且也不受介质温度影响,但结构较笨重,对振动敏感,不适合用于运动系统中。

脉冲式安全阀结构复杂,但不用于阀瓣上载荷加大的场合。

弹簧式安全阀体积小,对振动不敏感,阀瓣上升越高,受弹簧作用力也越大,且弹簧作用力受介质温度影响,高温下长期使用可能影响其弹性。

安全阀用在操作过程中有可能出现超压的系统或设备上,是泄放装置之一。一般地,杠杆重锤式安全阀适用于高温场合,脉冲式安全阀适用于大口径和高压场合,弹簧式安全阀最为常用,适用于锅炉、压力容器、管路上。

下列场合不适合配置安全阀:

1.系统压力有可能迅速上升,如化学爆炸等场合;

2.泄放介质含有颗粒、易沉淀、易结晶、易聚合和介质粘度较大;

3.泄放介质有强腐蚀性,使用安全阀时价格过高;

4.工作压力很低或很高,此时安全阀制造比较困难;

5.需要较大的泄放面积;

6.系统温度较低并影响安全阀动作性能。

下列场合应将安全阀与爆破片联合使用:

1.工艺介质十分贵重或有剧毒,在工作过程中不允许有任何泄漏时,应将安全阀与爆破片串联使用或只使用爆破片;

 2.为增加在异常工况(如火灾等)下的泄放面积,须考虑与爆破片并联使用。

三、 安全阀型式的选择

在选用安全阀时,除确定公称压力、工作压力级和公称通径外,其次,还应根据工况介质选择合适的安全阀结构型式以及阀体和主要内件的材质。

1、安全阀型式选择的基本原则

(1) 排放气体或蒸汽时,选用全启式安全阀。

(2) 排放液体时,选用全启式或微启式安全阀。

(3) 排放水、蒸汽或空气时,可选用带扳手的安全阀。

(4) 对于设定压力大于3.OMPa,温度超过235℃的气体用安全阀,则应该考虑选用带散热片的安全阀,以防止排放介质直接冲蚀弹簧。

(5) 排放介质允许泄漏至大气时,选用开放式阀盖的安全阀;不允许泄漏至大气的,选择封闭式安全阀。

(6)排放有剧毒、有强腐蚀、有极度危险的介质,应选用波纹管安全阀。

(7) 高背压的场合,选用背压平衡式安全阀或先导式安全阀。

(8) 在某些重要的场合,有时要安装互为备用的两个安全阀。两个安全阀的进口和出口切断阀宜采用机械联锁装置,以确保在任何时候(包括维修、检修期间)都能满足容器所要求排放面积。

2、选用安全阀时,还应确定下列事项

(1) 封闭式或开放式:

封闭式安全阀的阀盖和保护罩等是封闭的。其作用一是为了保护内部零件,防止灰尘等外界杂物侵入而不要求气密性能;二是为了防止有毒、易燃等类介质溢出或为了回收介质而采用的,故要求作气密性试验。当选用封闭式并要求做出口侧气密性试验时,应在订货时说明。气密试验压力一般定为0.6 MPa。

 开放式安全阀由于阀盖敞开的,有利于降低弹簧腔室温度,主要用于蒸汽等介质的场合。

(2)是否带提升扳手:

 若要求对安全阀做定期开启试验时,应选用带提升扳手的安全阀。当介质压力达到整定压力的75%以上时,可利用提升扳手将阀瓣从阀座上略为提起,以检查阀门开启的灵活性。

3、特殊结构安全阀的选用

(1) 带散热器安全阀。用于介质温度较高的场合,以便降低弹簧腔室的温度。一般当封闭式安全阀使用温度超过250℃时,以及开放式安全阀使用温度超过350℃应选用带散热器的安全阀。

(2) 波纹管安全阀。主要用于下列情况:

a、用于平衡背压。背压平衡式波纹管安全阀的波纹管有效直径等于阀门密封面平均直径。在安全阀开启前背压对阀瓣的作用力处于平衡状况。背压变化不会影响整定压力。当背压是变动的,其变化量超过整定压力的10%时,应选用这种安全阀。

 b、用于腐蚀性介质的场合。利用波纹管把弹簧及导向机构等与介质隔离,从而防止这些重要部位因受介质腐蚀而失效。

四、安全阀订货须知

1、安全阀订货的基本要求

用户在选用安全阀时,首先应该根据实际的工况进行计算,确定好具体的型号后,按需要订货。在下订单时,订购单上至少应注明下列各项:

(1)安全阀的型号、公称通径、流道直径,进出口的连接形式、压力等级;

(2)安全阀工作压力级或整定压力值;

(3)有下列要求者应加注明:封闭式安全阀要求做出口侧密封试验的;不锈钢安全阀要求做晶间腐蚀试验的;

(4)安全阀的材质:阀体的材料、内件的材料、弹簧的材料等;

 确定阀门材质时,应考虑工作温度、工作压力、介质性质和经济性等多种因素。

在安全阀样本中都列举了各种规格型号安全阀的工作温度和压力范围,以及代表性使用介质的种类。并注明了安全阀主要零件的材料牌号,以作为用户选用的依据。

用户如有特殊材质要求时,应在订货时商定。

(5)安全阀的制造、验收标准。

 对有特殊要求的安全阀,在订货时最好注明以下各项:

a. 安全阀开启(整定)压力及最大允许超过压力(或排放压力);

 b. 必需排量及拟装设阀门数量;

c. 介质的物性参数,使用介质名称及其重度(液体)或摩尔质量(气体蒸汽)、组分比(液化气等);

 d. 介质工作温度、排放温度等;

e. 阀门背压情况;

f. 是否封闭式,是否带扳手等。

2、安全阀的常用数据

(1)国产的常规安全阀的流到直径、开启高度如表4-3所列。

 

表4-3

公称尺寸DN

25

32

40

50

65

80

100

150

200

全启式

PN≤6.4MPa

阀座喉径do

15

20

25

32

40

50

65

100

125

高度h开启

3.75

5

6.25

8

10

12.5

16.25

25

31.25

PN10.0MPa

阀座喉径do


20

25

32


40

50

80

100

高度h开启


5

6.25

8


10

12.5

20

25

微启式

PN≤6.4MPa

阀座喉径do

20

25

32

40

50

65

80



高度h开启

1

125

1.6

2

2.5

3.25

4



 

(2)美国API标准中安全阀的流道直径及流道代号如表4-4所列。

 表4-4

流道代号

D

E

F

G

H

J

K

流道直径do/mm

9.5

12.7

15.9

20.3

25.4

32.5

38.9

流道代号

L

M

N

P

Q

R

T

流道直径do/mm

48.4

54.4

59.7

72.4

95.3

115

146

 

(3)美国API标准安全阀的规格标记方法如表4-5所列,此表仅供参考。

     

                    安全阀出口法兰公称尺寸(吋)

                    流道代号

                    安全阀进口法兰公称尺寸(吋)

表4-5

阀门公称尺寸

连接法兰公称压力等级/Ib

进口x流道代号x出口

进  口

出  口

1D2、1E2

150、300、600

150

11/2F2、11/2G21/2

150

150

11/2F2、11/2G21/2

300、600

150

11/2H3

150、300

150

2H3

300

150

2H3

600、900、1500

150、300

2J3

150、300

150

3K4

150、300、600

150

3L4

150、300

150

4M6

150、300、600

150

4N6

150、300、600

150

6Q8

150、300、600

150

6R8

150、300

150

8T10

150、300

150

五、 安全阀的使用、修理及维护保养

安全阀操作人员应根据国家有关规程和标准的要求,正确地进行安全阀的安装和使用,定期进行校验和修理,并应做好平时的维护和保养工作。通过本节的阐述,使安全阀操作人员对这方面的知识有个比较全面的了解。

1.安全阀的使用

使用安全阀时,首先要正确安装。安全阀安装的正确与否,不但关系到安全阀能否正常工作并发挥其应有的作用,而且同时也将直接影响到安全阀的动作性能、密封性能和排量等指标。

1.1安全阀的安装

    (1) 安全阀应铅直安装在锅炉、压力容器及其管道上对压力反应最敏感的部位,例如:锅炉的上汽包顶部、压力容器的顶部、过热蒸汽的主管道等。

(2) 当被保护系统的压力源是一种脉动的装置,例如空气压缩机。当压力的脉冲上限与安全阀的整定压力非常接近时,安全阀应安装在离压力源适当距离的地方,以防止安全阀产生不正常的频跳现象。

(3) 安全阀应安装在操作及修理人员便于拆装及进行定期检修的场所。

(4)安全阀在现场安装过程中,对阀门入口端的连接需特别注意见图4-16。所选者的密封垫片的内外圆直径应符合安全阀的要求,且需将此密封垫与安全阀的入口法兰端面中心放置,目的将安全阀底座的一条配合间隙缝封堵掉。在与配对法兰安装中要特别注意密封垫不能偏离中心,否则,介质将绕过密封垫通过配合间隙缝泄漏到阀门的出口端,而这个泄漏点常被误认为是安全阀的密封面blob.png泄漏。

1.2 安全阀进口管的安装

    安装安全阀进口管道时,应注意的事项:

   (1) 安全阀应直接铅直安装在锅炉、压力容器和管道的接头上,而不应另设进口管。

   (2) 进口管的内径应大于安全阀的公称通径。如果几个安全阀共同安装在一个与锅炉,压力容器和管道直接相连的进口管上,那么进口管的流通截面积应不小于所有安全阀流道面积的1.25倍。

   (3) 为减少管道的流动阻力,防止安全阀振动或排量不足,进口管的长度应尽可能短,一般情况下进口管的流动阻力应小于安全阀整定压力的3%,或不超过启闭压差的50%。

   (4) 安装在锅炉上的安全阀,其进口管不得装有取用蒸汽或热水的出汽(水)管或阀门。

(5) 安装在压力容器上的安全阀,需经使用单位主管压力容器安全的技术负责人批准,设计部门同意并制定可靠的防范措施,方可在安全阀的进口管上装设截止阀门。设备正常运行期间截止阀必须保证全开,加铅封或锁定,截止阀的结构和通径应不妨碍安全阀的安全泄放。

(6) 安装进口管时,应考虑安全阀排放时反作用力对锅炉、压力容器和管道接头所产生的力矩。

1.3安全阀排放管的安装

安装安全阀排放管时,应注意的事项:

(1) 排放管的内径应大于安全阀出口通径。

(2) 排放管的流动阻力降应小于安全阀整定压力的10%,以避免造成过高的背压,影响安全阀的动作。

(3) 排放管应装设适当的支撑,以防止管道应力(指安装应力和热应力)附加到安全阀上,影响安全阀的性能。

(4) 根据安全阀不同的使用介质,安全阀排放管安装主要有如图4-17、图4-18、和图4-19三种形式。

 blob.png

 图4-17 用于空气    图4-18 用于水    图4-19 用于蒸汽

(5) 原则上一只安全阀应单独使用一根排放管,两只以上安全阀共用一根排放管时,排放管要有足够的排放面积,且每个分支排放管与总排放管的结合处,流向的转折应尽可能小。

(6) 蒸汽锅炉的安全阀应装设排汽管,排汽管应直通安全地点。排汽管底部应装有接到安全地点的输水管,在排汽管和输水管上都不允许装设阀门(这一点非常重要,在安装时往往被忽视掉,导致安全阀工作不正常)。安全阀排汽管上如装有消音器,应有足够的流通截面积,消音板或其他元件的结构应避免因水垢而减少蒸汽的流通截面。

(7) 热水锅炉的安全阀应装设泄放管,在泄放管上不允许装设阀门。泄放管应直通安全地点,并有足够的截面积和防冻措施,保证排泄畅通。

(8) 对易燃介质或毒性程度为极度、高度或中度危害介质的压力容器,应在安全阀的排放管出口装设导管,将排放介质引至安全地点,并进行妥善处理,不得直接排入大气。

2. 安全阀常见故障分析及排除方法

安全阀安装后,由于使用不当,往往会造成许多故障。这些故障如果得不到及时地排除,就会影响安全阀的作用和使用寿命。常见的故障主要有:

2.1安全阀泄漏

设备在运行工作压力下,阀瓣与阀座密封面发生超过允许程度的渗漏。其原因可能是:

(1) 有杂物夹在密封面上。例如:某单位。将校验合格后的安全阀装设在新安装的热水锅炉上,锅炉点火升压后,司炉人员发现安全阀泄放管向外泄水。经过调查分析原因,是锅炉在进行水压试验时,安全阀进口处有加装盲板,将锅炉内的水介质中含的杂物夹在了密封面上造成安全阀开启。排除的方法:在锅炉有压力的情况下,使用安全阀的提升扳手开启数次,将杂物冲刷掉,安全阀又重新恢复了密封。另外,在搬运过程中,提拉安全阀的提升扳手、用拉煤或砂子的车装载安全阀,这些做法都很容易造成杂物夹在密封面上。

(2) 密封面损坏。安全阀密封面的表面粗糙度要求很高,稍有划痕或压痕,就会影响安全阀的密封。应根据损伤程度,采用研磨或车削后研磨的方法加以修复。

(3) 由于装配不当或管道载荷等原因,使零件的同轴度遭到破坏。例如:某公司,装设在20 t/h蒸汽锅炉的安全阀,在校验台上进行校验密封合格,安装在锅炉上却泄漏不止。现场调查发现,原来安全阀的排汽管向上穿过房顶直通室外,排汽管底部没有支撑架,其重量直接加载在安全阀的出口法兰上,造成安全阀内部的零件同轴度遭到破坏,影响了密封,支撑架安装后,安全阀重新恢复了密封。另外,安全阀零件的加工精度、弹簧的垂直度也将影响同轴度。

(4) 由于安装和使用不当,使安全阀因温差变化导致泄漏。例如:某电厂,4x350MW发电机组设备上装有安全阀64只。使用过程中,安全阀相继发生了泄漏等故障。经分析故障原因有两种:1.安装的安全阀排汽口法兰与排汽管的法兰为固定连接。该阀安装于立式布置的高压加热器顶部,筒体高度为11.75m,工作温度为240℃,固定点离顶部约10.75m,所以高压加热器在工作时向上膨胀,由于排放管为固定连接,所以附加在安全阀上的应力很大,造成安全阀与高压加热器间发生不同步的震颤而导致泄漏。2.安全阀安装的泄放管装有阀门并关闭造成堵塞。由于泄放管堵塞造成安全阀内腔及排放管内积水,使安全阀相关部件因温差而发生形位变化导致泄漏。解决措施:1.将安全阀排放口法兰与排汽管间的固定连接改为金属软管连接,以消除因高压加热器筒体受热向上膨胀而附加给阀门的应力,同时消除了阀门与高压加热器间的不同步震颤。2.打开泄放管阀门,并进行疏通,确保泄放管畅通。消除了因安全阀内腔与排放管内积水,从而使相关部件因温差发生形位变化继而引起安全阀泄漏。

(5) 安全阀的整定压力与设备正常工作压力太接近,以致密封面比压力过低,当安全阀受震动或介质压力波动时更容易发生泄漏。安全阀定压偏低,在满足强度的条件下,应适当提高安全阀的整定压力。

(6)弹簧松弛使整定压力降低,引起安全阀泄漏。

造成弹簧松弛主要有以下三个原因;

1)由于高温原因造成的。安全阀在高温工作情况下,弹簧刚度下降,弹簧变软。因此在冷态下校验安全阀时,应考虑到温度对整定压力的影响,对其值应给予必要的修正。

2)由于腐蚀原因造成的。弹簧的钢丝在二氧化硫等介质的环境下,腐蚀造成弹簧钢丝变细,弹簧刚度下降、变软,此现象在罐车上或化工厂里使用的安全阀尤为严重。应根据腐蚀原因,采用更换弹簧,甚至更换安全阀(如果属于选用型号不当的)等措施。

3)校验安全阀完毕后,安全阀的调整螺杆未锁紧,在设备运行中松动,弹簧松弛,预紧力下降,造成安全阀提前开启。应重新校验安全阀。

 2.2安全阀启闭不灵活

其原因可能是:

1) 安全阀的调节圈调整不当,造成安全阀开启过程延长或回座迟缓,应重新进行调整。例如:某气瓶厂,有数台换热器,按本

单位生产工艺要求,安全阀的整定压力为1.0MPa,回座压力为0. 95MPa。安全阀在校验台上校验合格后,安装在换热器上,其整

定压力基本符合要求,但其回座压力只有0.85MPa,满足不了生产的需要。通过调整下调节圈。提高了回座压力,最后满足了生产工艺的要求。

2)安全阀内部运动零件有卡阻现象,这可能是由于装配不当、加工精度不够,阀体内进人杂物或零件腐蚀等原因造成的。应查明原因并解决问题。

3)安全阀的排放管阻力过大,排放时有较大的背压,使安全阀开高不足。例如:某服装厂,安装在一台4 t/h蒸汽锅炉的两只安全阀,其开启后,蒸汽从安全阀的阀体上端弹簧两侧喷出,安全阀即使开启,锅炉的压力仍继续升高。到现场发现,安全阀的排汽管从锅炉房引到除尘室,再由除尘室引到水泵间,然后通至室外,中间还有三个转弯处。把安全阀的排汽管改为直通室外后,安全阀的工作就正常了。

 2.3安全阀的开启压力值发生变化

安全阀调整好以后,其实际开启压力相对于整定压力值允许有一定的偏差。压力容器和管道用安全阀的整定压力偏差;当整定压力小于0 .5 MPa时为±0.015 MPa;当整定压力大于或等于O.5 MPa时为±3%整定压力。蒸汽锅炉用安全阀的整定压力偏差:当整定压力小于0.5 MPa时为±0.015 MPa;当整定压力为O .5~2 .3 MPa时为±3%整定压力;当整定压力为2.3~7.0 MPa时为±O. O 7 MPa,当整定压力大于7. O MPa时为±1%整定压力。超过标准规定的允许偏差范围则认为是不正常的。造成开启压力值变化的原因可能有:

(1) 由于工作温度变化而引起。例如当安全阀在校验台上校验后(即常温下),安装在高温的使用工况下,开启压力常常有所降低。这种情况可以通过适当旋紧调整螺杆来加以调节。但如果是属于选型不当致使弹簧腔室温度过高时,则应调换适当型号的(例如电站锅炉安全阀应选用带散热器的)安全阀。

(2)由于弹簧腐蚀所引起。应调换弹簧。在介质具有强腐蚀性的场合,应当选用表面包覆氟塑料的弹簧或选用带波纹管隔离机构的安全阀。

(3)由于背压变化而引起。当背压变化量较大时,应选用背压平衡式波纹管安全阀。

(4)由于内部运动零件有卡阻现象。应检查并消除之。

2.4安全阀频跳或颤振

其原因可能是:

(1)安全阀排放量过大(相对于必需排量而言)。应当使所选用安全阀的额定排量尽可能接近设备的必需排放量。

(2)进口管道口径太小或阻力太大。应使进口管内径不小于安全阀进口通径或者减小进口管道阻力。

(3)排放管道阻力过大,造成排放时过大的背压。应降低排放管道阻力。

(4)调节圈调整不当,使回座压力过高。应重新调整调节圈位置。

(5)弹簧刚度太大。应改用刚度较小的弹簧。

3. 安全阀的修理

 安全阀在大、中型企业的使用单位和安全阀校验单位,应有一定的安全阀修理能力。使用过程中损坏的或初校不合格的安全阀一般应进行修理。

3.1常用修理设备和工具

开展安全阀修理业务一般需要有下列的设备和工具:

 1) 调整安全阀开启压力和进行密封性能试验用的安全阀校验台。

2)用于研磨各种规格的阀座密封面和阀瓣密封面的磨头。

3)用于研磨阀瓣密封面的平板,灰铸铁平板至少两块、硬质合金平板至少一块和使磨头保持平整的专用平板,该平板须保持平整并加以妥善封存。

4)用于拆卸和组装安全阀的工具,例如:台虎钳、电钻和各种规格管钳子、活扳子、螺丝刀等。

3.2常用备件和材料

开展安全阀修理业务还应有一定数量的备件和材料。

1)备件应包括:带弹簧座的弹簧、阀座、阀瓣、阀杆、导向套、调节圈和各种规格的螺栓、螺母等。

2)材料应包括:用于进行研磨的各种不同粒度的磨料和研磨液。保存该磨料和研磨液应注意保持清洁,切勿让尘埃等杂物混入。还应准备一些机油或螺栓松动剂,以便松动锈死的螺栓。

4.安全阀的拆卸和装配

 4.1安全阀的拆卸(以型号A48Y—16C安全阀为例)

1)移去销和轴,取出提升架。拧松保护罩固定螺钉,取下保护罩。

 2)从阀杆上拧下提升螺母。

3)在调整螺杆柱头的侧面打上一个记号,在记号下方的阀盖上端加工表面上打上另一记号。用量具测量两记号之间的距离,并将此记录保持到该阀门重新装配。

4)拧松调整螺杆的锁紧螺母和调整螺杆,卸去弹簧的预紧载荷。

5)拧出连接阀盖和阀体的螺母,取出阀盖。

6)取出包括阀杆,弹簧座以及弹簧在内的组合件。

7)取出阀瓣,或阀瓣的组合件、导向套。

8)对于带上调节圈的安全阀,导向套与上调节圈的相对位置应作上记号。

9)拧下调节圈固定螺钉,对下调节圈的位置作上记号,然后拆下下调节圈。

当阀门拆卸完毕后,应检查阀座和阀瓣的密封面,若有凹坑、划痕等缺陷,应确定有多少研磨量后加以修复。如果密封面损伤严重,应进行机械加工或更换新的。

4.2安全阀的装配

拆卸下来的安全阀零件应清洗干净,安全阀密封面经机械加工和研磨后,应将磨料清洗干净。如果安全阀使用介质为氧气、氢气等易燃易爆气体,安全阀必须进行脱脂处理。清洗干净后的安全阀方可进行装配。装配顺序基本与拆卸顺序相反,应按下列顺序进行:                            

1)将下调节圈拧到阀座上,其位置应与拆卸时所记下的记号保持一致。

2)用干净的软布将阀座和阀瓣密封面擦拭干净,然后将导向套、上调节圈、阀瓣轻轻装入阀体内,操作时应注意阀瓣和阀座不要发生碰撞,以免损坏密封面,上调节圈的位置应与拆卸时的位置保持一致。

3)仔细将阀杆、弹簧座、弹簧安装在原有的位置上,注意不要损伤关闭件,对准中心将阀盖的止口对上导向套。

4)拧紧阀盖与阀体之间的连接螺母,在拧紧过程中应注意受力的对称性,以防止产生任何不必要的应力或可能造成部分零件失调而导致密封面损伤。

5)将调整螺杆拧紧至其记号与阀盖上端加工表面的记号之问的距离与该安全阀被拆卸之前的位置相同。

6)安装上保护罩及其它零件。

7)拧上调节圈固定螺钉,使螺钉位于调节圈两齿之间的凹槽内,以防止调节圈转动,但应注意螺钉不得对调节圈产生侧向压力。

安全阀装配完毕后,应进行整定压力校验和密封性能试验。试验合格后,应进行铅封,以防止改变已调整好的状态。

4.3安全阀的研磨

密封面损伤引起介质泄漏是安全阀最常见的故障,研磨是修复密封面损伤所不可缺少的一种最精密的加工方法。

 (1)研磨原理

 研磨是用研具与研磨剂从工件表面磨去一层极薄金属的过程。研磨时,加在研具上的研磨剂在受到工件和研具的压力后,部分磨料被嵌入研具内,当研具与工件作复杂的相对运动时,磨料就在工件和研具之间作滑动、滚动,从而产生切削挤压作用。

(2)研具材料和研磨剂

 1)研具材料

 常用的研磨安全阀密封面的研具材料有:

 a.灰铸铁:具有润滑性好,磨耗小,研磨效率高等优点;但不能使硬度较高的工件表面获得很高的表面粗糙度。适宜作为粗研磨,半精研磨或硬度不高的工件表面的精研磨。

 b.硬质合金:能使工件表面获得很高的表面粗糙度,最适宜作为高硬度工件的精研磨。

 2)研磨刺

 研磨剂是由磨料和研磨液混合而成的一种混合剂。

 a.磨料

 常用磨料及用途见表4-6。

表4-6   常用磨料及用途

系列

磨料名称

代号

颜色

强度和硬度

用途

工件

材料

应用

范围

氧 化 铝

普通刚玉

G

棕色

稍软、韧性高

粗研磨

精研磨

白刚玉

GB

白色

韧性稍低

铬刚玉

GG

浅紫色

韧性较高

单晶刚玉

GD

透明无色

硬度、强度高

碳 化 硅

黑碳化硅

TH

黑色半透明

比刚玉硬

铸铁、

粗研磨

精研磨

绿碳化硅

TL

绿色半透明

比黑碳化硅硬

碳化硼

TP

黑色

碳化硅硬

硬质

合金

金刚石

人造金刚石

JR

灰色至白色

最硬

粗研磨

精研磨

天然金刚石

JT

 

 b.研磨液

 常用的研磨液有:煤油、动物或植物油酸。

 c.研磨剂调制方法:

 先将动物或植物油酸与磨料拌成糊状,然后加煤油调匀,也可拌入适量的氧化铬。由于动物油酸中含有动物性脂肪,外界温度较低时,易冻结,此时应适当加热后再配制。

d.研磨剂的选用

    安全阀密封面材料很多,使用最广泛的是合金钢与硬质合金。选用氧化铝系白刚玉磨料作为研磨合金钢或硬质合金密封面的磨料可以收到较满意的效果。

    粗研磨时用120#~280#磨粉或W40~W20微粉;半精研磨时用WlO微粉;精研磨时用W2.5微粉。

   (3)研磨的方式

    研磨可分为手工研磨和机械研磨两种方式。根据安全阀阀瓣密封面与阀座密封面配合的类型不同,研磨方式有旋磨与撞击相结合及平面研磨等几种。

    机械研磨通常用于工件数量较多而且密封要求不高的场合,也可用于密封面损伤较严重的部件。其优点是研磨速度快,省力但表面粗糙度不高。而手工研磨则相反,可使工件表面获得很高的表面粗糙度。因此常用于修复安全阀密封面轻度损伤或作为机械研磨后的精研磨。

    安全阀密封面配合的类型以平面型式为最多,其材料以采用合金钢堆焊硬质合金最为广泛,因此采用的研磨方式一般是平面研磨。

    根据研磨时工件与研具的运动方式,研磨又可分为动研磨和静研磨。动研磨是指研具不动,而工件(可以是阀瓣或阀座)与研具作相对运动;静研磨则相反,即工件不动,研具与工件作相对运动。

    对于一般结构的安全阀,因为阀瓣拆卸比阀座容易,因此阀瓣密封面的研磨通常采用动研磨,而阀座密封面通常采用静研磨。

    (4) 研磨的工艺

    金属密封面的平面研磨一般分为粗研磨、半精研磨和精研磨。其过程可分为:上料→研磨→擦干净→再上料→再研磨→直至完成。

   5)研磨中应注意的事项

    1)在调制研磨剂时和整个研磨过程中,必须注意清洁,不同粒度的研磨剂不能相互掺合,且应严密封存以防杂质混入。

    2)研具必须经常保持平整。

    3)不能在同-块平板或磨头上同时使用不同粒度或不同号数的研磨剂。

    4)硬质合金材料制成的平板不宜进行粗研磨。

    5)研磨时压力一般不应太大,以避免因磨料压碎而划伤密封面。

   6)研磨时常见的问题原因及其防止方法

    1)密封面成凸形或不平整。其原因可能是:

    a.研磨剂涂得太多,应均匀适量使用。

    b. 挤出的研磨剂在被磨件边缘未擦去就继续研磨,应擦去后再研磨。

    c. 研具不平整,应重新磨平研具后再研磨。

    d. 研具与导向机构配合不当,应适当配合。

    e. 研磨时没有更换方向,研磨相当时间后应转一角度后再研磨。

    2 密封面不光洁或拉毛。其原因可能是:

    a.研磨剂调制不当,应重新配制研磨剂。

    b.磨料过粗,应正确选用磨料。

    c.研磨剂涂得厚薄不均,应均匀涂抹。

    d.研磨剂中混入杂质,应重视并做好清洁工作。

    e.研具与导向机构配合间隙过小,应适当配合。

f.精研磨时过湿或过干,应适当湿研或干研。

5 安全阀的调试

1)整定压力的调整

在规定的工作压力范围内,可以通过旋转调整螺杆,改变弹簧预紧压缩量来对整定压力进行调整。拆去阀门保护罩,将锁紧螺母拧松后,即可对调整螺杆进行调整:首先将进口压力升高,使阀门起跳一次,若整定压力偏低,则按顺时针方向旋紧调整螺杆;若整定压力偏高,则按逆时针方向旋松之。当调整到所需要的整定压力后将锁紧螺母拧紧,装保护罩。

 在调节整定压力时,下列两点应加以注意:

1)当介质压力接近整定压力(达到整定限力的90%以上)时,不能旋转调整螺杆,以免阀杆跟着旋转,而损伤密封面。

2 为保证整定压力值准确,调整时用的介质条件如:介质种类、介质温度,应尽可能接近实际工作条件。介质种类改变,特别是从液相变为气相时,整定压力常有所变化,工作温度提高时,整定压力则有所降低。故在常温下调整而用于高温时,常温下的整定压力值应略大于要求的整定压力值。

2 排放压力和回座压力的调整

整定压力调整好以后,若排放压力或回座压力不符合要求,则可以利用导向套与阀座上的调节圈来进行调整,拧下调节圈固定螺钉,从露出的螺孔中插入细钢丝或专用工具,即可拨动调节圈上的轮齿,使调节圈左右转动。

对于只有一个下调节圈的安全阀,当调节圈向右作逆时针方向旋转时,其位置升高,排放压力和回座压力都将有所降低。反之,当调节圈向左作顺时针方向旋转时,其位置降低排放压力和回座压力都将有所提高。每一次调整时,调节圈转动的幅度不宜过大(一般在5齿以内)。每一次调整后,都应将固定螺钉拧紧,使螺钉端部位于调节圈两齿之间的凹槽内,以防止调节圈转动,但不得对调节圈产生侧向压力,然后进行动作试验,为了安全起见,在拨动凋节圈以前,应使安全阀进口压力适当降低(一般应低于整定压力的90),以防止在调整时,安全阀突然开启,发生事故。

对于有上下两个调节圈的安全阀,通常情况下,上调节圈主要用于改变介质反冲角度以达到改变阀瓣升力的目的,当调节圈位置下降时,阀瓣升力增加,安全阀的回座压力降低;当调节圈位置上升时,阀瓣升力减小,安全阀的回座压力提高。下调节圈主要用于调整安全阀阀座与阀瓣或反冲盘之间积蓄槽的通道,当调节圈位置上升时,积蓄槽的通道减小,积蓄槽内的静压增加,因而排放压力降低,而回座压力也有所降低。反之,当调节圈位置下降时,积蓄槽的通道增大,积蓄槽内的压力减小,排放压力上升,但回座压力也随之增加。

 3)对于特殊的安全阀,如先导式安全阀等应仔细阅读生产厂商提供的产品说明书进行安全阀的调试。因为先导式安全阀的动作是通过导阀来控制的,若还按老经验去调试,有可能损坏安全阀。

必须注意,进行安全阀排放压力和回座压力试验,只有当气源的流量大到足够使阀门全开启时(即达到安全阀的额定排放放时)才有可能。而通常用来校验安全阀整定压力的试验台容量都很小,这时阀门不可能达到全开启,其回座压力也是虚假的。在这样的试验台上校准整定压力时,为了使起跳动作明显,通常把调节圈调在比较高的位置,但在阀门的实际操作条件下这是不合适的,必须重新调整调节圈的位置。

6 安全阀的维护保养

安全阀从制造厂出厂、搬运、存放直到安装使用之前应进行维护保养。如果搬运和存放欠妥会对安全阀的性能带来有害的影响,甚至使其遭受损伤。

1)安全阀的维护

正确的维护应做到:

1)出厂时安全阀应装箱运输,箱内应加以适当的固定,搬运中要避免剧烈的振动。

2)对入库的安全阀要进行库存前检查,若发现进出口保护塞子、铅封脱落、应将进出口及时擦洗干净后用塞子将其堵塞并重新进行铅封。

 3)安全阀应竖直存放在干燥的室内,并防止遭受破坏。零件的加工表面应涂以防锈剂,带外螺纹的接头应全部用纸包裹并将孔口封住。

4)对长期存放在库内的安全阀,应将其调整螺杆拧松(即安全阀不处于整定状态),使阀瓣处于卸载荷状态,以保护密封面不致损坏。

5)作为备件的弹簧,长期库存时,建议保存在干燥的室内并用纸包裹,竖直放置在架上或箱内,弹簧表面应涂油以防锈蚀。

2)安全阀的保养

1)安全阀在安装使用前,应在校验台上调整到规定的压力,并检查关闭件以及可拆卸连接处的密封性。调整合格的安全阀应进行铅封。

2)对使用中的安全阀应作定期检查。应特别注意阀座和阀瓣密封面以及弹簧的状况,并注意观察调整螺杆及调节圈螺钉的锁紧螺母是否松动,若发现问题应及时采取适当措施。

3)对每一只安全阀应建立使用卡片,使用卡片中应保存供货厂商的阀门合格证的副本,以及安全阀修理、检查和调整记录的副本。

4)对使用中的安全阀应按照国家有关规程、标准的规定,每年至少进行一次定期校验。并且保存好安全阀校验报告。

5)安装在室外的安全阀要采取适当的防护措施,以防止雨、雪、尘埃、锈污等脏物侵入安全阀及排放管道。当环境温度低于0℃时,还应采取必要的防冻措施以保证安全阀动作的灵敏和可靠。


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