电站锅炉安全阀颤跳现象分析及处理

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。

3.3 改进压力整定试验方法

校对安全阀分2 步进行:

使用液压整定装置进行整定试验，建立设定点;进行系统压力起跳试验。

以过热器出口安全阀为例，见表2。

表2 过热器出口安全阀校对记录表

右过出口安全阀设计起跳压力19.2 MPa，允许压力范围19.01 ～19.39 MPa，经过2 次整定后，第3次计算得到起跳压力19.10 MPa，在允许误差范围内，试验合格。确保阀瓣起跳和回座压力充足，安全阀起跳有力，回座迅速。

4 建议

4.1 安全阀密封面的严密性

密封面不严密使蒸汽外泄，对阀瓣造成的冲击会成为安全阀颤跳的诱因，并且在安全阀动作时使压力不能有效聚集，久之则加剧安全阀的颤跳。因此，安全阀的严密性至关重要。

4.2 安全阀整定压力的设定

安全阀整定压力试验关系到安全阀日常工作的可靠性，在进行整定工作时，应注意以下3 点。

a.尽可能的使安全阀的起跳压力值接近铭牌规定的压力值。

b.在整定过程中使系统压力尽可能稳定在可进行试验的系统压力的中间数值，减小安全阀的整定压力偏差。

c.安全阀整定试验时起跳次数不得超过3 次，否则阀芯等部件受热影响准确性。

［1］朱全利.锅炉设备及系统［M］.北京:中国电力出版社，2006.

［2］胡荫平.电站锅炉手册［M］.北京:中国电力出版社，2005.

［3］杨源泉.阀门设计手册［M］.北京:化学工业出版社，1992.