浅论安全阀的可靠性
0、前言
安全阀作为锅炉重要的安全附件,它的特点是能够自动启闭排汽泄压,其作用是保证锅炉安全运行。因此,安全阀作为锅炉的保护装置,必须具有高度的可靠性:即在锅炉超压时,能够正确、及时地起跳排汽泄压,不能有任何因素影响它的起跳;且安全阀的排汽量必须大于锅炉最大连续产汽量,否则安全阀就因不能有效地排汽泄压从而失去保护作用。
随着科学的进步,现代电站锅炉都朝着高参数大容量方向发展。以往的重锤式、脉冲式安全阀已不能适应现代锅炉的要求。在超高压、亚临界压力以及超临界压力的锅炉上均采用弹簧式安全阀。对于安全阀的可靠性,在它被设计时已做了充分的考虑。但在其使用过程中,因存在主观和客观上的各种因素影响着安全阀的安全运行,以下就安全阀的可靠性做一些论述。
1、安全阀动作压力的整定
安全阀动作压力的整定是安全阀正确起跳的前提和保证。关于安全阀动作压力,在《电力工业锅炉监察规程》中已有明确规定,具体数值如表1。从表1中可以看出,在正常状态下,安全阀在相当于0.04-0.1倍工作压力的密封力的作用下严密关阀;在锅炉超压时,安全阀能够依次逐个迅速起跳排汽泄压,保证锅炉安全运行。为了防止阀瓣与阀座发生粘接,必须对安全阀定期进行起跳试验,以检查安全阀的可靠性。
表1 安全阀启座压力表
2、活塞式盘形弹簧安全阀工作原理
在125MW机组的锅炉上,大多数采用的是活塞式盘形弹簧安全阀。它的工作原理是由一组盘形弹簧钢片组成的弹簧产生的弹力,通过阀杆直接作用于阀瓣上,使安全阀保持密封。通过调节螺栓来调整弹簧的弹力以达到开启的压力。当锅炉压力超过规定值时,蒸汽作用在阀瓣上的力大于弹簧的弹力,阀瓣被蒸汽抬起,安全阀起跳排汽泄压;随着安全阀的排汽泄压,蒸汽压力下降,当蒸汽作用在阀瓣上的力小于弹簧弹力时,安全阀在弹力的作用下回座关阀。
表2 汽包安全阀的整定值 单位:MPa
为了改善安全阀的严密性和提高安全阀启、的灵敏性,在安全阀的上部附设有压缩空气气缸和必要的辅助设备。在锅炉汽压正常时,压缩空气在压力继电器和电磁转换阀的控制下,由气管进入活塞上部,而活塞下部则与大气相通,通过阀杆在阀瓣上增加了压缩空气的作用力,使安全阀关闭严密;当汽压达到起跳压力时,压力继电器使电磁转换阀换向,活塞上部与大气相通卸荷,压缩空气进入活塞下部使安全阀迅速排汽泄压;当汽压达到规定的回座压力时,电磁转换阀在压力继电器的控制下再次自动切换,压缩空气进入活塞上部,而活塞下部与大气相通卸荷,安全阀保持密封。
活塞式盘形弹簧安全阀在使用过程中,由于压缩空气受电磁阀的控制,电磁阀受压力继电器的控制,而压力继电器又必须有电源支持,故而当电路出现故障或厂用电中断时,电磁阀失电而不能有效地转换,使活塞上部的压缩空气不能卸荷,活塞上部密闭着的压缩空气将导致安全阀拒跳,锅炉严重超压;即使在电路正常情况下,电磁阀也经常会发生切换不到位的情况,致使活塞上部的压缩空气无法安全卸荷。这些都极大地降低了安全阀的可靠性。在安全阀的定期试跳上,尽管安全阀配有手动板手,但在安全阀起跳试验上,活塞式盘形弹簧安全阀又具有较好的灵活性,因为它可以在锅炉汽压正常状态下,由手操按钮使压力继电器动作,电磁转换阀切换,压缩空气进入活塞下部使安全阀起跳排汽,以检查安全阀的起跳可靠性。
3、纯弹簧安全阀的工作原理
在300MW机组的锅炉上,现在普遍配置的是纯弹簧安全阀。安全阀的关闭只受阀杆传递来的弹簧的弹力控制。安全阀启座压力可由调节螺栓来调整。安全阀的启闭是由阀瓣上的弹簧弹力与蒸汽作用力发生交替变化完成的。纯弹簧安全阀从结构上减少了安全阀的不利因素,具有较强的可靠性。但在安全阀的定期试跳上,尽管安全阀配有手动板手,但安全阀在起跳排汽时会产生巨大的噪声,故操作人员不能接近安全阀,只有通过手动扳手来做起跳试验。因此对于纯弹簧安全阀的定期试跳,只有人为的造成锅炉超压,这对锅炉设备又会带来一定的负面影响。
4、纠正对安全阀的模糊概念
在人们的脑海中,对于安全阀存有一些模糊概念,它将直接影响安全阀工作的可靠性,因此必须澄清。
模糊概念之一就是对安全阀的选型配置认识不清,只以蒸汽压力作为安全阀的确定因素。在125MW机组中,锅炉安全阀的选型配置如表3 。一些人认为,再热蒸汽压力很低,因而安全阀配置数量多且口径大是没有必要的,只要保证再热器系统有4 台安全阀能正确动作就可以。这将给锅炉埋下极大的隐患,因为安全阀的选型配置是要保证安全阀的排汽量大于锅炉最大连续产汽量或等于再热蒸汽量,尽管热蒸汽压力很低,但再热蒸汽的比容很大,这就决定了再热蒸汽排汽通道截面积很大,因而安全阀的数量和口径就大。
表3 125MW锅炉安全阀配置表
模糊概念之二是对安全阀的定期试跳观点不一致,认为安全阀的定期试跳会损伤安全阀的密封面从而造成安全阀的泄漏,尤其是纯弹簧安全阀要在人为的超压下才可进行,势必影响锅炉的经济性。这种观念将导致安全阀长期处于关闭状态,瓣和阀座很容易发生粘接。由于只有在锅炉突然出现异常时,锅炉超压安全阀才会动作,这就有可能在锅炉的一个大修周期内安全阀都不动作一次。如不定期对安全阀做起跳试验,就不能及时了解安全阀的可靠程度和及时发现安全阀的隐患。另外,在安全阀的设计中,已对它的密封性做了保证,安全阀的定期试跳并不是安全阀泄漏的主导因素,更何况安全阀的经济性应建立在可靠性的基础上。
5、结束语
在安全阀的使用过程中,正确合理配置安全阀的工作状态,是安全阀具有稳定可靠性的先决条件。安全阀弹簧的正确检修是安全阀可靠性的物质保证。通过对弹簧全压缩过程的测试和比较,可以正确、及时地掌握弹簧的时效性,使弹簧能够长期稳定地满足安全阀的工作要求。弹簧的宏观检查和硬度值的测试只是一种检修方法,而不能代替检修工作。
