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目前我國對安全閥的檢驗,已基本形成制度,但檢驗方法、合格標準均無統一規定。因而在安全閥檢驗中出現了一些問題,本文就這些問題進行探討,以期得到共同提高。安全閥是鍋爐重要的安全附件之一,它的準確與可靠程度,直接影響到鍋爐的安全經濟運行。
1“規程”和有關標準。
1.1對制造的要求:“規程”第148條規定“安全閥出廠時,應標有金屬銘牌。銘牌上應載明項目”,但對以下問題沒有規定:1)制造的資格;2)產品的性能是否合格,即產品的合格證;3)閥門所用的材質。
安全閥銘牌上的內容:(1)項安全閥的型號和(5)項公稱壓力,依據JB/T308-2004《閥門型號編制方法》,型號有中有一部分已標明公稱壓力數值,顯然這是重復了。而對其工作壓力范圍沒有規定。工作壓力范圍對安全閥的開啟壓力的確定,尤其是對彈簧式安全閥十分重要;(8)項排放系數。據了解,現在我國絕大多數廠家生產的安全閥,銘牌上注明的是排量系數,或只注明提升高度。對此可有幾種判定而結果安全不同:1)注明排量系數的,照“規程”其項目不符,可判為不合格;2)將排量系數換算成排放系數(C=0.506a),為合格;3)注明提升高度而未注明排量系數者,選擇排放系數而按合格對待。因此有必要明確規定。
1.2對安全閥性能的要求:在GB50273-2009中規定“安全閥應檢驗其始啟壓力、起座壓力及回座壓力”。但是始啟壓力和起座壓力參數,但是在“規程”中沒有確切的定義,在實際中難以判斷,爭議也較大。按GB/T12243-2009《彈簧直接載荷式安全閥》附錄一名詞術語解釋,采用安全閥的密封性能和開啟壓力來評定始啟壓力。由于安全閥的密封性較差時,介質從小到大連續排出,開啟壓力已無法確定,只有當密封性能較好時,開啟壓力才有明顯的界限,對于起座壓力則以排放壓力較合適。由于起座壓力對閥辨提起的高度沒有規定,在杠桿式安全閥的開啟過程中沒有多大的影響,而對彈簧式安全閥則不同,它是隨提升高度增加而增大。排放壓力是當閥辨達到規定的高度測定排量時的進口壓力。但對排放壓力,應做為制造產品的性能指標,同時在工作壓力范圍的上下限提供排放壓力參數,以便選擇時參考。并且在鍋爐熱態試驗時檢驗,主要檢驗當鍋爐上所有安全閥開啟后,鍋筒(鍋殼)內蒸汽壓力是否超過設計壓力的1.1倍,即“規程”第133條規定。另外,密封性能試驗,“規程”中沒有規定,GB/T12243-2009標準規定,鍋爐用安全閥應采用飽和蒸汽。但后期檢驗使用的介質、合格標準沒有規定。
1.3安全閥技術標準,是制造和選用等環節的重要依據,可是制造與其標準脫節的現象嚴重,選用和檢驗十分困難。如JB2202《彈簧式安全閥參數》標準表—中A27W-10T型安全閥,規定適用介質為空氣、適用溫度≤120℃,公稱通徑為15、20mm兩種,而許多制造廠生產的這種安全閥,將適用范圍擴大,介質為空氣、蒸汽和水,適用溫度≤200℃,公稱通徑為15~50mm之間,也有少數是65mm。
2鍋爐安全閥使用中的問題
2.1參數選擇不當。由于鍋爐出廠時所配的安全閥,幾乎都是以額定參數選配的,而在實際使用中鍋爐降壓運行非常普遍。有些是因工藝需要,也有的是人為降壓,但安全閥降壓卻受到限制。對彈簧式安全閥來講,每一根彈簧都只能在一個有限壓力范圍內工作,才能保證其動作性能符合要求,否則,使其開啟的重復性和密封性能顯著降低。正確的做法是按額定參數調整或更換符合運行壓力要求的安全閥。
2.2運行壓力變化范圍過大,安全閥頻繁啟跳。由于安全閥的開啟壓力是根據鍋爐運行壓力的高值確定的,并且兩者之間的差值較小。如果對鍋爐運行管理不嚴格,很容易引起蒸汽壓力達到或超過開啟壓力,致使安全閥開啟排放。沒有回座又繼續運行。這樣安全閥經常開啟排放,不僅損傷密封面,也容易使閥芯卡塞,到關鍵時刻不能啟跳而失去應有的作用。因此鍋爐的運行壓力距安全閥的開啟壓力應有一定的差值,盡量減少無意識啟跳,以保證其靈敏可靠。
2.3安全閥排汽管的裝設,應當保證排汽暢通,盡量減少阻力。實際情況比較復雜,有的為了將排汽管接到室外,管子長彎頭多,阻力較大。這對排放壓力和回座壓力很有影響。因此對排放管的流動阻力降一般應小于閥門開啟壓力的10%以免造成過高的背壓。
此外,目前我國制造廠家生產的安全閥其部件的互換性較差,故檢修時,閥辨、彈簧不要輕易更換,以免影響閥門的動作性能。
3安全閥檢驗方法及可靠性
安全閥的檢驗、除制造產品的強度檢驗、性能檢驗等外,還有后期的運行檢驗和定期檢驗。運行檢驗,主要檢驗安全閥在鍋爐上的開啟壓力、回座壓力及密封性能,這項工作可以由檢驗員或有經驗的操作者進行。定期檢驗是運行一定時間后,由檢驗單位進行全面清洗、檢查并進行冷態定壓調校。這項檢驗很有必要,也很重要。因此對銹蝕、沉積物的清除;密封面的研磨;部件質量以及裝配質量的檢查,能否符合要求,將是安全閥后期運行中能否靈活動作的關鍵環節。安全閥的冷態定壓調校,現在都用壓縮空氣或氮氣,在小流量的試驗設備上進行,主要是確定開啟壓力和密封性能試驗。
安全閥的開啟,從理論上講,只與閥門進口處的壓力大小有關,而與其介質無關。影響的主要因素則是溫度,隨著溫度的增高,材料的強度降低,部件將膨脹增大。因而對彈簧式安全閥,將使開啟壓力略有降低,而對杠桿式安全閥沒有影響。在安全閥開啟后的排放過程中,隨著閥門的反沖機構、介質及流向的不同,對閥辨的升程、排放壓力和回座壓力的影響較大。
3.1嚴格區分安全閥的開啟與泄漏,在現行的大部分安全閥校驗臺上調試安全閥的開啟壓力,往往是由校驗者的視覺、聽覺來判定的,如觀測壓力表指針的變化,或聽安全閥氣體排出時發出的聲音。對于密封性差,在調試中,安全閥未進入前泄狀態時,已發生氣體泄漏排出,此時必須嚴格區分是開啟還是屬于泄漏,以免造成誤判。
3.2對帶有下調節圈的安全閥,應適當降低其位置,使之在冷態調校時,不致產生“砰、砰”的沖擊聲。這樣既可以防止強烈沖擊損壞密封面,也可較好地觀察測壓儀表,重要的是防止密封不良而排出的介質使其開啟。同時還應控制升壓速度,以免成為虛假的開啟現象。然后恢復調節圈的位置,并復核開啟壓力。
3.3安全閥冷態調校的測壓儀表,其精度等級不應低于1.0級,最好是使用0.4級的壓力表。主要是由于開啟壓力的允許偏差較小,如GB/T12243-2009標準規定:當Ps<0.5MPa時,±0.015;0.5MPa≤Ps≤2.3MPa時,±3%Ps;2.3MPa≤Ps≤7.0MPa時,±0.07;Ps>7.0MPa時≤1%Ps。現在,鍋爐上大都使用1.5級或1.6級壓力表,它除基本誤差外,還存在溫度誤差。如量程0~1.6MPa,精度為1.5級壓力表,基本誤差值可達到±0.024MPa。顯然,用鍋爐上的壓力表來評定開啟壓力的準確性,勢必超出其允許偏差。因此,需用精度較高的壓力表來測量,特別是鍋爐上復核開啟壓力時,應當對其壓力表進行標定后才能使用,以便進行必要的修正。
3.4對新投用的安全閥,應當注意檢查活動部件的膨脹間隙,并轉動彈簧,復核其開啟壓力。由于有此安全閥質量差,彈簧彎曲等,開啟的靈活性和重復性很差。最好的做法是對不夠了解的安全閥,進行解體檢查。對新投用的安全閥還要注意理解安全閥的開啟壓力、公稱壓力和彈簧壓力等級幾個不同的概念。由于用戶缺乏對安全閥知識的了解,在送檢的安全閥調試要求中,出現開啟壓力高于公稱壓力,或開啟壓力遠高于或低于彈簧工作壓力級的錯誤要求,因此在檢驗中必須把好這一關,防止不符合要求的安全閥投入使用。
關于安全閥的密封性能檢驗,標準雖然規定,蒸汽用時采用飽和蒸汽。但是,在冷態定壓調校時,蒸汽介質的來源和管理比較困難。加之對密封性能合格的判定問題。因此,在校驗臺上,將使其空氣壓力緩慢升至試驗壓力或接近開啟壓力,壓力若能穩定或沒有滲漏氣現象,憑聽覺或感知比較容易判定合格與否,并可重復進行,這樣做是否可行,有待進一步研究。
4安全閥的停用或判廢
對于下列情況的安全閥、停用或判廢;
4.1彈簧不合格或嚴重腐蝕
彈簧是安全閥中十分關鍵的部件,其剛度可由下式表示:K=
式中:K——彈簧的計算剛度,N/mm;
G——金屬材料剪切彈性模量,N/mm;
d——彈簧鋼絲直徑,mm;
D——彈簧圈的中徑,mm;
n——彈簧有效圈數。
由上式可知,彈簧的剛度與彈簧的材料及結構尺寸d、D、n有密切的關系,d、D的微量變化,對剛度有很大的影響,因此,作為安全閥制造廠,應嚴格按要求制造或選用彈簧,檢驗彈簧成品質量,而作為檢驗者,在檢驗中,發現彈簧不符合要求的,或受嚴重腐蝕的,應及時更換,否則應予以停用或判廢。
4.2安全閥的公稱壓力、彈簧工作壓力等級與開啟壓力不相匹配。
4.3動作性能不穩定,重復性差。
4.4閥體與閥座聯接處泄漏。
4.5零部件殘缺不全,密封面有裂紋、凹坑、嚴重腐蝕等缺陷無維修價值。
5幾點建議
5.1安全閥后期檢驗與正確使用,是保證鍋爐正常運行的重要環節,檢驗部門和使用單位對此應當高度重視,建立必要的規章制度和技術檔案。
5.2對安全閥后期檢驗的方法、合格標準等應當統一規定,建立一套完整的質量管理體系。
5.3目前安全閥的檢驗,一般中限于開啟壓力和密封性兩項,但安全閥的排放壓力,開啟高度,回座壓力等參數以及彈簧的性能等對安全閥性能均有重要的影響。目前,安全閥產品質量尚未能得到有效的控制,建議對一些重要的裝置上使用的安全閥定期進行全性能的校驗。
5.4現行的安全閥安全技術標準中,對氣密性試驗規定,未考慮介質的影響。在氣密性試驗對空氣、蒸汽等無毒介質,其要求不高,但對毒性程度為極度或高度中度的介質,則要求太低。因此,建議,根據介質的毒性程度,寫出相應的泄漏量標準,較切合實際。
5.5安全閥的運行檢驗和定期檢驗,應當同期進行在做好定期檢驗的基礎上,進行運行檢驗,以保證安全閥檢驗的完整性和可靠性。