2020年中級注冊安全工程師答疑:安全閥的使用、故障、原因分析及排除方法?
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問題：
安全閥的使用、故障、原因分析及排除方法?
答疑：
安全閥操作人員應根據國家有關規(guī)程和標準的要求， 正確的進行安全閥的安裝和使用，定期進行校驗和修理，并應做好平時的維修和保養(yǎng)工作。通過本節(jié)的闡述，使安全閥操作人員、銷售人員、售后服務人員、客戶對這方面的知識有個比較全面的了解，避免給雙方造成不必要的損失。
1. 安全閥的使用
使用安全閥時，首先要正確安裝。安全閥安裝的正確與否，不但關系到安全閥能否正常工作并發(fā)揮其作用，而且同時也將直接影響到安全閥的動作性能、密封性能、排量性能。
1.3安全閥排放管的安裝
安裝安全閥排放管時，應注意的事項：
1.3.1排放管的內徑應大于安全閥的出口通經。
1.3.2排放管的流動阻力應小于安全閥整定壓力的10%，以避免造成過高的背壓，影響安全閥的動作。
1.3.3 排放管應裝設適當的支承，以防止管道應力(指安裝應力和熱應力)附加到安全閥上，影響安全閥的性能。
1.3.4 根據安全閥不同的使用介質，出口管有三種安裝方法：a.空氣，出口管直通大氣。b.水或其他液體，出口管朝下。c.蒸汽，出口管朝上。
1.3.5 原則上一只安全閥應單獨使用一根排放管，兩只以上安全閥共用一根排放管時，排放管要有足夠的排放面積，且每個分支排放管與總排放管的結合處，流向的轉折應盡可能小。
1.3.6 蒸汽鍋爐的安全閥應裝設排汽管，排汽管應通向安全地點。排汽管底部應裝有接到安全地點的輸水管，在排汽管和輸水管上都不允許裝設閥門(這點非常重要，在安裝時往往被忽視掉，導致安全閥工作不正常) 。安全閥排汽管上如裝有消音器，應有足夠的流通面積，消音板或其他原件的結構應避免因水垢而減少蒸汽的流通截面。
1.3.7 熱水鍋爐的安全閥應裝設泄放管，在泄放管上不允許裝設閥門。泄放管應通向安全地點，并有足夠的截面積和防凍措施，保證排泄通暢。
1.3.8 對易燃介質或毒性程度為極度、高度或中度危害介質的壓力容器，應在安全閥的排放管出口裝設導管，將排放介質引至安全地點，并進行妥善處理，不得直接排入大氣。
2.安全閥常見故障及排除方法安全閥安裝后，由于使用不當，往往會造成許多故障。這些故障如果得不到及時排除，就會影響安全閥的作用和使用壽命。常見的故障主要有：
2.1安全閥泄漏設備在運行工作壓力下，閥瓣與閥座密封面發(fā)生超過允許程度的滲漏。其
原因可能是：
2.1.1 有雜物夾在密封面上。例如，某單位將校驗合格后的安全閥裝設在新安裝的熱水鍋爐上，鍋爐點火升壓后，司爐人員發(fā)現安全閥泄放管向外泄水。經過調查分析原因，是鍋爐在進行水壓試驗時，安全閥進口處有加裝盲板，將鍋爐內水中含的雜質夾在了密封面上造成泄漏。排除方法：在鍋爐有壓力的情況下，使用安全閥的提升扳手開啟數次，將雜物沖刷掉，安全閥又重新恢復了密封。另外，在搬運過程中，提拉安全閥的提升扳手、用拉煤或砂子的車裝載安全閥，這些做法都很容易造成雜物夾在密封面上。
2.1.2密封面損壞。安全閥密封面的表面粗糙度要求很高，稍有劃痕和壓痕，就會影響安全閥的密封。應根據損傷程度，采用研磨或車削后研磨的方法加以修復。
2.1.3 由于裝配不當或管道載荷等原因，使零件的同軸度遭到破壞。例如,某公司裝設在20t/h蒸汽鍋爐的安全閥，在校驗臺上進行校驗密封合格，安裝在鍋爐上卻泄漏不止?，F場調查發(fā)現，原來安全閥的排汽管向上穿過房頂直通室外，排汽管底部沒有支撐架，其重量直接加載到安全閥的出口法蘭上，造成安全閥內部的零件同軸度遭到破壞，影響了密封，支撐架安裝后，安全閥重新恢復了密封。另外，安全閥零件的加工精度、彈簧的垂直度也將影響同軸度。
2.1.4 由于安裝和使用不當，使安全閥因溫差變化導致泄漏。例如，某電廠4X350MW發(fā)電機組設備上裝有安全閥64只。使用過程中，安全閥相繼發(fā)生了泄漏等故障。經分析故障原因有兩種：a.安裝的安全閥排汽口法蘭與排汽管的法蘭為固定連接。該閥安裝于立式布置的高壓加熱器頂部，筒體高度為11.75m，工作溫度為240℃，固定點離頂部約10.75m,所以高壓加熱器在工作時向上膨脹，由于排放管為固定連接，所以附加在安全閥上的應力很大，造成安全閥與高壓加熱器間發(fā)生不同步的震顫而導致泄漏。b.安全閥安裝的泄放管裝有閥門并關閉造成堵塞。由于泄放管堵塞造成安全閥內腔及排放管內積水，使安全閥相關部件因溫差而發(fā)生形位變化導致泄漏。解決措施：第一，將安全閥排放口法蘭與排汽管間的固定連接改為金屬軟管連接，以消除因高溫加熱筒體受熱向上膨脹而附加給閥門的應力，同時消除了閥門與高溫加熱器間的不同步顫震。第二，打開泄放管閥門，并進行疏通，確保泄放管暢通。
2.1.5 安全閥的整定壓力與設備正常工作壓力太接近，以致密封面比壓力過低，當安全閥受震顫或介質壓力波動時更容易發(fā)生泄漏。安全閥定壓偏低，在滿足強度的條件下，應適當提高安全閥的整定壓力。
2.1.6彈簧松弛使整定壓力降低，引起安全閥泄漏。造成彈簧松弛主要有以下三個原因：
2.1.6.1由于高溫原因造成的。安全閥在高溫工作狀況下，彈簧剛度下降，彈簧變軟，導致整定壓力低于設備工作壓力而泄漏。因此在冷態(tài)下校驗安全閥時，應考慮到溫度對整定壓力的影響，對其值給與必要的修正。
2.1.6.2由于腐蝕原因造成的。彈簧的鋼絲在二氧化硫等介質的環(huán)境下，腐蝕造成彈簧鋼絲變細，彈簧剛度下降、變軟，此現象在罐車上或化工廠里使用的安全閥尤為嚴重。應根據腐蝕原因，采用更換彈簧，甚至更換安全閥(如果屬于選用型號不當的)等措施。
2.1.6.3校驗安全閥完畢后，安全閥的調節(jié)螺桿未鎖緊，在設備運行中松動，彈簧松弛，預緊力下降，造成安全閥提前開啟。應重新校驗安全閥。
2.2安全閥啟閉不靈活其原因可能是：
2.2.1 安全閥的調節(jié)圈調整不當，造成安全閥開啟過程延長或回座遲緩，應重新進行調整。例如，某氣瓶廠有數臺換熱器，按本單位生產工藝要求，安全閥的整定壓力為 1.0MPa,回座壓力為 0.95MPa。安全閥在校驗臺上校驗合格后，安裝在換熱器上，其整定壓力基本符合要求，但其回座壓力只有0.85MPa，滿足不了生產需要，通過調整下調節(jié)圈，提高了回座壓力，最后滿足了生產工藝要求。
2.2.2 安全閥內部運動零件有卡阻現象，這可能是由于裝配不當、加工精度不夠，閥體內進入雜物或零件腐蝕等原因造成的。應查明原因并解決問題。
2.2.3安全閥的排放管阻力過大，排放時有較大的背壓，是安全閥開高不足。
例如，某服裝廠安裝在一臺 4T/h 蒸汽鍋爐的兩只安全閥，開啟后，蒸汽從安全閥的閥體上端彈簧兩側噴出， 安全閥即使開啟， 鍋爐的壓力仍繼續(xù)升高。到現場發(fā)現， 安全閥的排汽管從鍋爐房引到除塵室， 再由除塵室引到水泵間，然后通至室外，中間還有三個轉彎處。把安全閥的排汽管改為直通室外后，安全閥的工作正常了。
2.3安全閥的開啟壓力值發(fā)生變化
安全閥調整好后，其實際開啟壓力相對于整定壓力值允許有一定的偏差。標準規(guī)定:
2.3.1壓力容器和管道用安全閥的整定壓力偏差：當整定壓力小于0.5MPa時為±0.015MPa?當整定壓力大于或等于0.5MPa時為±3%整定壓力;
2.3.2蒸汽鍋爐用安全閥的整定壓力偏差：
當整定壓力小于0.5MPa時為±0.015MPa?
當整定壓力為0.5MPa~2.3MPa時為±3%整定壓力;
當整定壓力為2.3MPa~7.0MPa時為±0.07MPa?
當整定壓力大于7.0MPa時為±1%整定壓力;
超過標準規(guī)定的允許偏差范圍則認為是不正常的。 造成開啟壓力值變化的原
因可能有：
a. 由于工作溫度變化引起。例如當安全閥在校驗臺上校驗后(即常溫下) ，安裝在高溫的使用工況下，開啟壓力常常有所降低。這種情況可以通過適當旋緊調節(jié)螺桿來加以調整。但如果是屬于選型不當致使彈簧腔室溫度過高時，則應調換適當型號的(例如電站鍋爐安全閥應選用帶散熱器的)安全閥。
b. 由于彈簧腐蝕所引起，應調換彈簧。在介質具有強腐蝕性的場合，應當選用表面包覆氟塑料的彈簧或選用帶波紋管隔離機構的安全閥。
c. 由于背壓變化而引起。當背壓變化量較大時，應選用背壓平衡式波紋管安全閥。
d. 由于內部運動零件有卡阻現象。應檢查并消除之。
2.4安全閥頻跳或顫振其原因可能是：
2.4.1安全閥排放量過大(相對于必須排量而言) 。應當使所選用安全閥的額定排量盡可能接近設備的必須排放量。
2.4.2 進口管道口徑太小或阻力太大。應使進口管內徑不小于安全閥進口通經或者減小進口管道阻力。
2.4.3排放管道阻力過大，造成排放時過大的背壓。應降低排放管道阻力。
2.4.4調節(jié)圈調整不當，使回座壓力過高。應重新調整調節(jié)圈的位置。
2.4.5彈簧剛度太大。應改用剛度較小的彈簧。
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