电站锅炉安全阀颤跳现象分析及处理

2014-11-21冯雅琳

河北电力技术 2014年6期

冯雅琳

(河北西柏坡发电有限责任公司，石家庄 050400)

安全阀是对锅炉汽水系统起保护作用的重要设备，其常见形式为弹簧式和杠杆式2 种。弹簧式安全阀工作状态为当介质压力达到整定压力值时，随着一声清脆的爆破声安全阀立即起跳，阀瓣保持开启状态。在3%超压下，泄放量达到额定值。当入口压力降到低于4%的整定压力值时，阀瓣利用弹簧的压力自动快速关闭［1］。

安全阀颤跳导致的蒸汽泄漏轻则会使系统压力不稳，影响锅炉出力，重则压力难以维持，机组无法稳定运行，对检修及运行人员的安全造成威胁。因此，有效的消除颤跳是人身与设备安全的必要保障。

1 存在问题

安全阀颤跳是指安全阀出现不稳定的间歇小起跳。动作时阀瓣不能完全离开底口大量排汽，排汽后阀瓣与阀座又不能迅速严密闭合。在这种状态下，蒸汽会频繁泄漏，使阀瓣受到严重冲击损毁，造成蒸汽越漏越大的恶性循环，使机组不能稳定运行。

2 原因分析

2.1 压力监测值误差

安全阀起跳与介质压力有直接关系。介质压力有2 个监测点，即就地压力表和主控压力采样。

就地压力表与主控压力表有误差。安全阀校对的就地压力表只能精确到小数点后1 位，而主控压力表可以精确到小数点后3 位，因此在读数时就会产生误差;安全阀校对就地压力表在锅炉64 m 处，而主控压力采样点在22.5 m 处，会产生自然压差。而在确定安全阀起跳压力时以主控压力表为准。以过热蒸汽安全阀为例，取9 次两地压差值，两地压差数据见表1。

表1 过热蒸汽安全阀两地压差数据表 MPa

平均压差=∑/n =1.79 MPa/9=0.198 4 MPa

过热器出口安全阀设计起跳压力为19.20 MPa，0.198 4 MPa/19.20 MPa≈1%

依据《阀门设计手册》，当6.89 MPa≥整定压力＞2.07 MPa 时，安全阀空跳点的正负偏差为±0.07 MPa;当整定压力＞6.89 MPa 时，不得超过±1%［1］。

由数据可见，2 个监测点压差将近0.2 MPa，约占设计压力的1%。压差使安全阀起跳时实际压力偏低，阀瓣刚回座后，压力又聚集到起跳压力值，安全阀再次起跳，如此循环，发生颤跳，因此不可忽略不计。

2.2 调节环调节不到位

2.2.1 安全阀的起跳过程

安全阀快速起跳由2 个阶段组成。当阀瓣下面的蒸汽压力超过弹簧压力时，阀瓣开始抬起。蒸汽从安全阀密封面之间喷出，受到了喷嘴环斜面的反射，从而有助于初始起跳。这股喷出的蒸汽作用于阀瓣座表面时，产生了新的不平衡，安全阀便突然起跳。阀瓣座垂直提升，蒸汽受导向环的反作用，进一步向上推高阀瓣座。在压力积聚下，蒸汽的反作用力推动阀瓣座的下方，使它提升得更高。

当锅炉压力降低时，安全阀阀瓣降至一个适中位置，然后快速关闭［2］。

2.2.2 调节环的作用调节环包括喷嘴环和导向环，见图1。

图1 调节环作用示意图

喷嘴环主要作用是保证起跳动作。改变阀瓣与喷嘴环之间通道大小，从而改变阀门初始开启时，蒸汽压力在阀瓣与喷嘴环之间腔室内积聚程度大小。升高喷嘴环，即更加靠近阀瓣座，可以增强起跳动作，增大启闭压差，将使阀瓣迅速突然开启，消除“半开不开”的过程。反之，则减小启闭压差。喷嘴环调节太高，则阀瓣泄漏时，容易造成阀瓣颤震，易损坏阀瓣;另外对阀瓣回座压力也有影响。

导向环主要作用是控制起闭压差。导向环改变汽流介质在阀瓣下侧反射后折转的角度，从而改变流体作用力大小以此来调节回座压力。升高导向环会减小对阀瓣座的反作用力，从而减小了起闭压差。相反，降低导向环会增加对阀瓣座的反作用力，从而增加了起闭压差。导向环在改变回座压力的同时也影响到排放压力，所以在调节导向环、喷嘴环时要综合考虑［3］。

2.2.3 调节环调节现状

调整调节环时，由紧定螺钉孔伸入探针，感觉调节环到平齐位置。所谓“平齐位置”是指导向环与阀瓣座的底面平齐。拨动调节环齿槽升高或降低调节环，使喷嘴环与阀瓣座接触。这种方法是平齐位置不好感觉，齿槽拨动会有很大误差。由此可见，调节环的调整与安全阀颤跳有很大关系。

2.3 起跳压力整定的误差

安全阀检修完后，要进行安全阀起跳压力的液压整定工作。这是通过液压整定装置来完成的。

工作原理Fh+Fn=Fs［3］，其中，Fh为由液压定装置产生的压力;Fn为阀门实验时系统压力，铭牌整定压力的65% ～80%;Fs为弹簧力;Fn是在进行校对实验时锅炉当前的运行压力，是一个定值，当Fh达到某值时，安全阀就发生动作，这时计算得到的Fs即起跳压力。确定安全阀的起跳压力时，以安全阀发出轻微漏汽声，即为安全阀动作，这时计算得到的Fs即起跳压力。

这种方法的优点是可以节省安全阀整定时间，噪声小，阀瓣起跳低时间短，对底口冲击小。缺点是无法检验安全阀的回座压力，这样确定的起跳压力偏小，起跳高度不足，安全阀就会在蒸汽压力刚刚达到规定值时起跳。起跳后，压力即随之降低，而阀瓣还未完全离座，就又马上回座，回座后，压力又升高到了规定值，安全阀再次起跳，依次循环，不能使安全阀内阀瓣与导向环之间腔室内的压力积聚程度保持持久，安全阀每次起跳不完全，即发生了安全阀颤跳。

3 处理措施

3.1 减小压力误差

在校对前，反复核对同一时刻两地压力示数，以求得主控压力与就地压力之间的差值。在以主控压力表为准时，计入此差值。

仍以过热器出口安全阀为例。由表1可看出，过热蒸汽安全阀两地压差数据表可得到平均压差为0.198 4 MPa，则主控压力与就地压力的关系应为，主控压力－平均压差=就地压力。以此计算，减小主控压力与就地压力的误差。

3.2 改进调节环的调节方法

在安全阀解体时，仔细测量调节环高度、底口高度。回装前，测量当前底口高度，来调节导向环;调节喷嘴环时，先用一块平板覆在底口上，向上旋喷嘴环，待接触到平板后，在按照铭牌给出的设定值(数值通常打在阀盖的机械加工面上)向下调节。例如NR-15 是指喷嘴环与阀瓣座接触后向下转过15 个齿槽。测算喷嘴环距底口的高度时，改变过去一个螺距内只采一点测量，为一个螺距内采四点测量，使喷嘴环调整数据更为精确，使蒸汽压力在阀瓣与下调节环之间腔室积聚程度适当，确保有足够的阀瓣起跳和回座压力。