化工企业调节阀防火故障原因及其对策

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发布时间:2017年6月17日

      在火灾危险性较高的化工控制系统,调节阀作为调节系统的终端执行装置,广泛地用在各种压力容器和管道系统上,接受控制信号实现对化工流程的调节,当受压系统中的压力超过规定值时,它能自动打开,把过剩的可燃或易燃介质排放到大气中去,以保证压力容器和管道系统安全运行,防止火灾事故的发生,而当系统内压力回降到工作压力或略低于工作压力时又能自动关闭。调节阀工作的可靠与否直接关系到生产设备及人身的消防和生产安全。


    调节阀常见防火安全故障原因分析及解决方法

    阀门漏泄

    在设备正常工作压力下,阀瓣与阀座密封面处发生超过允许程度的渗漏,调节阀的泄漏不但会引起介质损失。另外,介质的不断泄漏还会使硬的密封材料遭到破坏,但是,常用的调节阀的密封面都是金属材料对金属材料,虽然力求做得光洁平整,但是要在介质带压情况下做到绝对不漏也是非常困难的。因此,对于是可燃或易燃介质的调节阀,在规定压力值下,如果采用专业测验工具测验,如达到规范许可范围,可认为密封性能是合格的。一般造成阀门漏泄的原因主要有以下三种情况:

    一是杂物落到密封面上,将密封面垫住,造成阀芯与阀座间有间隙,从而阀门渗漏。消除这种故障的方法就是清除掉落到密封面上的杂物,一般在压力容器准备大小维修时,首先做压力容器安全门跑砣试验,发现漏泄时,停止压力容器工作并对阀门进行检修,对密封面进行冲刷。

    二是密封面损伤。造成密封面损伤的主要原因有以下几点:一是密封面材质不良。由于多年的使用,阀芯与阀座密封面普遍已经研得很低,使密封面的硬度也大大降低了,从而造成密封性能下降,消除这种现象最好的方法就是将原有密封面车削下去,然后按图纸要求重新堆焊加工,提高密封面的表面硬度。注意在加工过程中一定保证加工质量,如密封面出现裂纹、沙眼等缺陷一定要将其车削下去后重新加工。新加工的阀芯阀座一定要符合图纸要求。二是检修质量差,阀芯阀座研磨的达不到质量标准要求,消除这种故障的方法是根据损伤程度采用研磨或车削后研磨的方法修复密封面或重新安装新的调节阀。

    三是造成调节阀漏泄的另一个原因是由于装配不当或有关零件尺寸不合适。在装配过程中阀芯阀座未完全对正或结合面有透光现象,或者是阀芯阀座密封面过宽不利于密封。消除方法是检查阀芯周围配合间隙的大小及均匀性,保证阀芯顶尖孔与密封面同正度,检查各部间隙不允许抬起阀芯,根据图纸要求适当减小密封面的宽度实现有效密封。

    四是阀芯、阀座变形泄漏。阀芯、阀座泄漏的主要原因是由于调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷可导致腐蚀的加强。而腐蚀介质的通过,流体介质的冲刷也可造成调节阀的泄漏。腐蚀主要以侵蚀或气蚀的形式存在,当腐蚀性介质在通过调节阀时,便会产生对阀芯、阀座材料的侵蚀和冲击使阀芯、阀座成椭圆形或其他形状,随着时间的推移,导致阀芯、阀座不配套,存在间隙,关不严发生泄漏。解决方法关键把好阀芯、阀座等材质的选型关、质量关。选择耐腐蚀材料,对麻点、沙眼等缺陷的产品坚决剔除。若阀芯、阀座变形不太严重,可经过细砂纸研磨,消除痕迹,提高密封光洁度,以提高密封性能。若损坏严重,则应重新更换新阀。
 阀体结合面渗漏

    阀体结合面渗漏指上下阀体间结合面处的渗漏现象,造成这种漏泄的主要原因有以下几个方面:一是结合面的螺栓紧力不够或紧偏,造成结合面密封不好。消除方法是调整螺栓紧力,在紧螺栓时一定要按对角把紧的方式进行,最好是边紧边测量各处间隙,将螺栓紧到紧不动为止,并使结合面各处间隙一致。二是阀体结合面的齿形密封垫不符合标准。例如,齿形密封垫径向有轻微沟痕,平行度差,齿形过尖或过坡等缺陷都会造成密封失效。从而使阀体结合面渗漏。在检修时把好备件质量关,采用合乎标准的齿形密封垫就可以避免这种现象的发生。三是阀体结合面的平面度太差或被硬的杂质垫住造成密封失效。对由于阀体结合面的平面度太差而引起阀体结合面渗漏的,消除的方法是将阀门解体重新研磨结合面直至符合质量标准。由于杂质垫住而造成密封失效的,在阀门组装时认真清理结合面避免杂质落入。

    冲量调节阀动作后主调节阀不动作

    冲量调节阀动作后主调节阀不动作通常被称为主调节阀的拒动。主调节阀拒动对设备来说危害是非常大的,是重大的设备火灾隐患,严重影响设备的安全运行,一旦运行中的压力容器及管路中的介质压力超过额定值时,主调节阀不动作,使设备超压运行极易造成设备损坏及重大火灾事故。主调节阀拒动主要与以下三方面因素有关:

    一是阀门运动部件有卡阻现象。这可能是由于装配不当,脏物及杂质混入或零件腐蚀;活塞室表面光洁度差,表面损伤,有沟痕硬点等缺陷造成的。

    二是主调节阀活塞室漏气量大。造成活塞室漏气量大的主要原因与阀门本身的气密性和活塞环不符合尺寸要求或活塞环磨损过大达不到密封要求有关系。消除这种缺陷的方法是:对活塞室内表面进行处理,更换合格的活塞及活塞环,在有节流阀的冲量安全装置系统中关小节流阀开度,增大进入主调节阀活塞室的进汽量,在条件允许的情况下也可以通过增加冲量调节阀的行程来增加进入主调节阀活塞室内的进汽量方法推动主调节阀动作。

    三是主调节阀与冲量调节阀的匹配不当,冲量调节阀的蒸汽流量太小。冲量调节阀的公称通径太小,致使流入主调节阀活塞室的蒸汽量不足,推动活塞向下运动的作用力不够,致使主调节阀阀芯不动。这种现象多发生于主调节阀式冲量调节阀有一个更换时,由于考虑不周而造成的。

    冲量调节阀回座后主调节阀延迟回座时间过长

    发生这种故障的主要原因有以下两个方面:一方面是,主调节阀活塞室的漏汽量大小,虽然冲量调节阀回座了,但存在管路中与活塞室中的蒸汽的压力仍很高,推动活塞向下的力仍很大,所以造成主调节阀回座迟缓。消除这种故障的方法主要通过开大节流阀的开度和加大节流孔径加以解决,节流阀的开度开大与节流孔径的增加都使留在脉冲管内的介质迅速排放掉,从而降低了活塞内的压力,使其作用在活塞上向下运动的推力迅速减小,阀芯在介质向上的推力和主调节阀自身弹簧向上的拉力作用下迅速回座。

    另一方面原因就是主调节阀的运动部件与固定部件之间的磨擦力过大也会造成主调节阀回座迟缓,解决这种问题的方法就是将主调节阀运动部件与固定部件的配合间隙控制标准范围内。
 调节阀的回座压力低

    调节阀回座压力过低将造成大量的介质超时排放,给生产、设备构成火灾隐患。分析其原因主要是由以下几个因素造成的:

    一是弹簧脉冲调节阀上介质的排泄量大,这种形式的冲量调节阀在开启后,介质不断排出,推动主调节阀动作。一方面是冲量调节阀前压力因主调节阀的介质排出量不够而继续升高,继续流向冲量调节阀维持冲量调节阀动作。另一方面由于冲量调节阀介质流通是经由阀芯与导向套之间的间隙流向主调节阀活塞室的,介质冲出冲量调节阀的密封面,在其周围形成动能压力区,将阀芯抬高,于是达到冲量调节阀继续排放,,阀芯部位动能压力区的压强越大,作用在阀芯上的向上的推力就越大,冲量调节阀就越不容易回座,此时消除这种故障的方法就是将节流阀关小,使流出冲量调节阀的介质流量减少,降低动能压力区内的压力,从而使冲量调节阀回座。

    二是阀芯与导向套的配合间隙不适当,配合间隙偏小,在冲量调节阀启座后,在此部位瞬间节流形成较高的动能压力区,将阀芯抬高,延迟回座时间,当容器内降到较低时,动能压力区的压力减小,冲量阀回座。消除这种故障的方法是认真检查阀芯及导向套各部分尺寸,配合间隙过小时,减小阀瓣密封面直往式阀瓣阻汽帽直径或增加阀瓣与导向套之间径向间隙,来增加该部位的通流面积,使局部压力升高形成很高的动能压力区。

    三是各运动零件磨擦力大,有些部位有卡涩,解决方法就是认真检查各运动部件,严格按检修标准对各部件进行检修,将各部件的配合间隙调整至标准范围内,消除卡涩的可能性。

    调节阀的频跳

    频跳指的是调节阀回座后,待压力稍一升高,调节阀又将开启,反复几次出现,这种现象称为调节阀的“频跳”。调节阀机械特性要求调节阀在整动作过程中达到规定的开启高度时,不允许出现卡阻、震颤和频跳现象。发生频跳现象对调节阀的密封极为不利,极易造成密封面的泄漏。分析原因主要与调节阀回座压力达高有关,回座压力较高时,容器内过剩的介质排放量较少,调节阀已经回座了,当运行人员调整不当,容器内压力又会很快升起来,所以又造成调节阀动作,解决调节阀的频跳可通过开大节流阀的开度的方法予以消除。节流阀开大后,通往主调节阀活塞室内的汽源减少,推动活塞向下运动的力较小,主调节阀动作的机率较小,从而避免了主调节阀连续启动。

    调节阀的颤振

    调节阀在排放过程中出现的抖动现象,称其为调节阀的颤振,颤振现象的发生极易造成金属的疲劳,使调节阀的机械性能下降,造成严重的火灾隐患,发生颤振的原因主要有以下二个方面:

    一方面是阀门的使用不当,选用阀门的排放能力太大(相对于必须排放量而言),消除的方法是应当使选用阀门的额定排量尽可能接近设备的必需排放量。

    另一方面是由于进口管道的口径太小,小于阀门的进口通径,或进口管阻力太大,消除的方法是在阀门安装时,使进口管内径不小于阀门进口通径或者减少进口管道的阻力。排放管道阻力过大,造成排放时过大的北压也是造成阀门颤振的一个因素,可以通过降低排放管道的阻力加以解决。

    通过对调节阀故障原因分析,采取适当的处理、改进办法,将大大提高调节阀的利用率,降低仪表故障率,对流程工艺的生产效率和经济效益的提高以及能源消耗的降低都有着重要作用,可有效提高调节系统的质量,只有充分掌握调节阀的常见防火故障原因和对策,在故障发生时处理起来才能得心应手,对保证设备的消防安全运行有着重要的意义。