CROSBY安全閥技術(shù)特點(diǎn).doc

安德森格林伍德克羅斯比閥門(mén)公司火電站用彈簧式安全閥設(shè)計(jì)特點(diǎn)及安裝注意事項(xiàng)一、 閥門(mén)型號(hào)種類：HE ISOFLEX - 1 可用于過(guò)鍋爐汽包。2 介質(zhì)可以是飽和蒸汽。3 使用雙環(huán)控制起跳、回座性能。4 系統(tǒng)壓力大于等于96%整定壓力時(shí)仍可保證密封性。5 可使用法蘭或焊接入口。 6 尺寸有2.5 K 6,2.5 K2 6,3 M 6，3 M2 6和4 P2 8五種。7 整定壓力可達(dá)3000psig （20.7 Mpag）。8 工作溫度為飽和蒸汽溫度。HCI ISOFLEX - 1 可用于過(guò)熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)。2 介質(zhì)可以是飽和蒸汽或過(guò)熱蒸汽。3 使用雙環(huán)控制起跳、回座性能。4 系統(tǒng)壓力大于等于96%整定壓力時(shí)仍可保證密封性。5 可使用法蘭或焊接入口。 6 尺寸從1.5 H2 3 到 6 RR 10。7 整定壓力可達(dá)3000psig（20.7 Mpag）。8 最高工作溫度為1100 0F（593）。二、使用的標(biāo)準(zhǔn)American Society of Mechanical Engineers ( ASME)該標(biāo)準(zhǔn)分為十一篇，涉及到包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、材料以及焊接要求等幾乎所有涉及壓力容器的領(lǐng)域。其主要篇章，也是CROSBY VALVE INC產(chǎn)品所涉及的領(lǐng)域?yàn)椋?. Section I: 直接受火的壓力容器，一般情況下指使用煤炭、石油和其他有機(jī)燃料，如甘蔗、垃圾等，作為燃料的蒸汽鍋爐。2. Section VIII: 非直接受火的壓力容器，包括化工裝置上的壓力容器和管道、石油以及天然氣運(yùn)輸管道和一切可能產(chǎn)生超壓情況的容器。3. Section III: 涉及核電的設(shè)計(jì)、建造。American National Standard Institute ( ANSI)主要使用的標(biāo)準(zhǔn)有：1. ASME/ANSI B16.5. Pipe flanges and flanged fittings。該篇提供了標(biāo)準(zhǔn)法蘭的材料、溫度壓力等級(jí)和外型尺寸。2. ASME/ANSI B16.34. Valves-Flanged, Threaded and Welding End。該篇涉及了溫度壓力等級(jí)、外型尺寸、公差范圍、材料、檢測(cè)、鑄造以及鍛造和機(jī)加工的法蘭的測(cè)試和標(biāo)注，另外還規(guī)定了閥門(mén)螺紋和焊接連接方式的公差和外型尺寸。三、克羅斯比彈簧式安全閥特點(diǎn)l 閥體部分1.法蘭或焊接入口對(duì)于火電機(jī)組使用在高溫高壓蒸汽條件下的安全閥，我們建議使用焊接入口形式。2.整體鑄造閥體閥體采用整體鑄造形式，可以最大限度的避免機(jī)械加工和焊接等工藝方式對(duì)閥體造成的應(yīng)力改變。3.無(wú)應(yīng)力噴嘴安裝方式采用不銹鋼為材料的噴嘴以螺紋連接的方式旋進(jìn)閥體入口管道內(nèi)，然后在噴嘴的最下端使用局部封焊將噴嘴與閥體連接處焊牢。這樣不但確保噴嘴與閥體結(jié)合緊密，而且更重要的是可以完全避免在閥體材料上采用焊接工藝所帶來(lái)的材料應(yīng)力變化和局部材料由于焊接導(dǎo)致的龜裂。一般鍋爐用安全閥的噴嘴材料為316奧氏體不銹鋼，且是從上部裝入，Crosby閥體是整體的，故沒(méi)有很厚的焊肉，噴嘴與閥體之間僅進(jìn)行密封焊，焊肉很小，故焊接時(shí)熱影響區(qū)溫度不高，時(shí)間很短，因此噴嘴316材料內(nèi)Cr元素不會(huì)析出，不會(huì)沿晶界生成碳化鉻，不會(huì)發(fā)生龜裂現(xiàn)象，見(jiàn)圖1。圖2所示的結(jié)構(gòu)是閥體下部還有一個(gè)管段，噴嘴是在焊接以前裝入閥體，然后閥體與噴嘴一起加工坡口，再與管段焊接，一般閥體為碳素鋼或合金鋼鑄件，噴嘴為奧氏體不銹鋼，而管段為碳素鋼或合金鋼鍛件，這形成了三種金屬在一起的焊接熱影響區(qū)，由于坡口處壁厚很厚，焊接時(shí)間很長(zhǎng)，熱影響區(qū)溫度較高，極易造成316金屬奧氏體固溶體晶粒內(nèi)的Cr元素析出，沿晶界生成很脆的碳化鉻層，在熱疲勞應(yīng)力和殘余應(yīng)力的作用下，存在噴嘴開(kāi)裂的隱患，附圖3所示為日本東京電力公司下屬的各電廠發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的閥門(mén)開(kāi)裂并以切下更換的情況，已動(dòng)手術(shù)切下來(lái)的鍋爐機(jī)組有10套，共40個(gè)閥，因?yàn)閲娮毂旧硎鞘軌涸?，這樣高的溫度和壓力穿透開(kāi)裂會(huì)引起安全閥爆炸，造成很大的事故。圖1 圖2圖3l 起跳和回座的調(diào)整采用上下環(huán)雙環(huán)調(diào)節(jié)閥門(mén)的起跳和回座性能可以使閥門(mén)的起跳和回座更準(zhǔn)確，同時(shí)也使調(diào)整更加方便。噴嘴環(huán)導(dǎo)環(huán) 我公司的安全閥均采用二環(huán)調(diào)節(jié)（如圖所示），即導(dǎo)環(huán)（Guide Ring）和噴嘴環(huán)（Nozzle Ring），安全閥只需調(diào)節(jié)此二環(huán)，即可達(dá)到調(diào)整它的起跳和回座，使閥門(mén)達(dá)到在整定壓力值時(shí)馬上并正常的起跳排放蒸汽，以保證鍋爐的安全，而在鍋爐系統(tǒng)壓力降至一定的壓力值時(shí)，閥門(mén)迅速回座（回座率通常在2% 4%之間，依用戶要求），由于我公司產(chǎn)品所獨(dú)有的二環(huán)調(diào)節(jié)特點(diǎn)使得整定壓力和回座的調(diào)節(jié)變得十分簡(jiǎn)單，由于互相干擾性小，使得調(diào)節(jié)精度高，減少了操作維修人員的勞動(dòng)量。l 柔性閥芯： 由于在閥芯密封面被側(cè)加工了一道環(huán)形的凹槽，使密封面具有一定的彈性，所以這類閥芯叫做“柔性閥芯”。從結(jié)構(gòu)上比較，柔性閥芯對(duì)于普通平面閥芯的優(yōu)點(diǎn)在于：一. 降低了閥桿力的作用點(diǎn)，密封性能提高。普通平面閥芯的閥桿力作用點(diǎn)不但高于密封面而且非直接作用在閥芯上。對(duì)于柔性閥芯的閥門(mén)，閥桿力作用點(diǎn)降低到密封面一下而且直接作用在閥芯上。這種結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)使閥門(mén)的抗震動(dòng)能力大幅提高，也就是密封穩(wěn)定性大幅提高。換句話說(shuō)，在閥門(mén)存在相同程度震動(dòng)的情況下，柔性閥芯閥門(mén)更不容易發(fā)生泄漏。這種性能已在電廠安全閥改造中得到證實(shí)。某電廠的再熱器管道震動(dòng)比較嚴(yán)重，我公司的安全閥由于震動(dòng)的原因不斷發(fā)生泄漏。因此我們改造了十二個(gè)閥門(mén)中的兩個(gè)。改造后的近三個(gè)月的滿負(fù)荷運(yùn)行中，所有未改造的再熱器安全閥已發(fā)生泄漏，而改造后的兩臺(tái)安全閥沒(méi)有任何泄漏。二. “柔性閥芯”結(jié)構(gòu)不但提高了運(yùn)行密封性能，而且提高了保持密封性的運(yùn)行壓力值。對(duì)于設(shè)計(jì)普通平面閥芯，當(dāng)運(yùn)行壓力升高到閥門(mén)設(shè)定壓力（即整定壓力）的95%時(shí)閥門(mén)會(huì)出現(xiàn)預(yù)泄。對(duì)于彈簧式安全閥來(lái)說(shuō)，預(yù)泄的存在是正?，F(xiàn)象，而且預(yù)泄的存在在一定程度上可以幫助彈簧式安全閥起跳。因此克羅斯比公司每一次都會(huì)建議鍋爐的設(shè)計(jì)者將設(shè)計(jì)壓力與最大運(yùn)行壓力的差值定為5%以上?！叭嵝蚤y芯”結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)壓力導(dǎo)入閥芯密封面被側(cè)的環(huán)形的凹槽并作用在與閥芯密封面相對(duì)的環(huán)形斜面上，由于密封面具有一定的彈性，隨著運(yùn)行壓力的升高，閥芯密封面被系統(tǒng)的壓力向下推壓產(chǎn)生微小變形并與噴嘴密封面緊密結(jié)合，從而使閥門(mén)預(yù)泄點(diǎn)推遲。在保證閥門(mén)整定壓力準(zhǔn)確的前提下，“柔性閥芯”結(jié)構(gòu)可以使閥門(mén)在運(yùn)行壓力達(dá)到設(shè)定壓力96%以 上仍然無(wú)泄漏。我公司最近調(diào)試通過(guò)的設(shè)計(jì)柔性閥芯閥門(mén)的預(yù)泄點(diǎn)分別達(dá)到了整定壓力的98.5%甚至99%，而且起跳準(zhǔn)確回座干脆、無(wú)泄漏。這一情況是在場(chǎng)的電建公司以及電廠人員有目共睹的。三. 在設(shè)計(jì)柔性閥芯閥門(mén)中取消了固定閥芯的開(kāi)口銷。這樣可以完全消除由于震動(dòng)造成的開(kāi)口銷斷裂的可能。雖然開(kāi)口銷是以合金鋼為材料，具有及高的強(qiáng)度和韌性，但是在長(zhǎng)期或突發(fā)的強(qiáng)烈震動(dòng)下有斷裂的可能。開(kāi)口銷的斷裂會(huì)導(dǎo)致閥芯移位、卡死，從而使閥門(mén)泄漏，甚至引起拒跳或不回座的故障。l 水壓試驗(yàn)Crosby公司生產(chǎn)制造的閥門(mén)在出廠前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)整閥的水壓試驗(yàn)和整定壓力試驗(yàn)，然后解體分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)分箱發(fā)運(yùn)，上部結(jié)構(gòu)在解體時(shí)，用一液壓千斤頂拉起閥桿與閥桿相連的彈簧下部墊圈，閥瓣及閥瓣保護(hù)架同時(shí)均被拉起，然后在彈簧下部墊圈下面墊入墊鐵，在松開(kāi)液壓千斤頂，由于存在墊鐵，閥瓣就回不到原來(lái)位置，與噴嘴脫離，拆卸時(shí)不會(huì)碰傷密封面，同時(shí)又保持了彈簧的整定值，發(fā)運(yùn)時(shí)，在下部結(jié)構(gòu)上的噴嘴密封面上，安裝了一個(gè)水壓試驗(yàn)堵頭，以避免運(yùn)輸過(guò)程中閥座密封面的損壞，閥門(mén)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，首先將閥體下部結(jié)構(gòu)垂直焊接到位，此時(shí)用戶并不急于安裝上部結(jié)構(gòu)，而是將下部結(jié)構(gòu)中的閥座上的水壓試驗(yàn)堵頭擰下，裝入隨機(jī)所帶的密封圈和密封圈支持架，然后再擰回到閥座上，此時(shí)在上部結(jié)構(gòu)不參加的情況下可進(jìn)行系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)完畢后，擰下水壓試驗(yàn)堵頭，裝上閥門(mén)上部結(jié)構(gòu)并用液壓千斤頂拉起閥桿，拿掉墊鐵，在把液壓千斤頂泄壓，閥瓣就會(huì)緩慢放下，此時(shí)工廠內(nèi)整定的整定壓力，保持不變地壓在噴嘴上，再檢查導(dǎo)向環(huán)和噴嘴環(huán)位置，使之與工廠設(shè)定值一致，并用固定螺絲定位及鉛封，閥門(mén)即告安裝完畢。但是其他產(chǎn)品不是這樣的過(guò)程，它們出廠時(shí)閥門(mén)為整體出廠，閥體內(nèi)裝的是水壓試驗(yàn)堵頭，按規(guī)定水壓試驗(yàn)壓力是整定壓力的1.5倍，承受1.5倍整定壓力的水壓試驗(yàn)堵頭是頂著閥桿進(jìn)行試驗(yàn)的，由于閥桿很長(zhǎng)，經(jīng)常被頂彎，水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)工廠的整定壓力值也隨之失去，需在水壓試驗(yàn)后重新整定，然后再拆開(kāi)閥體，拆下水壓試驗(yàn)堵頭，換上閥瓣，再安裝閥體，實(shí)際上與Crosby公司相比在工地現(xiàn)場(chǎng)工作中多了一道拆卸閥門(mén)，取水壓試驗(yàn)堵頭的過(guò)程。Crosby的出廠方式水壓試驗(yàn)分為超壓（1.5倍工作壓力）和工作壓力兩種，對(duì)于不同壓力的水壓試驗(yàn)我們采用不同的方法。1、超壓試驗(yàn)超壓試驗(yàn)使用我公司專用的水壓試驗(yàn)堵頭見(jiàn)右圖。每一個(gè)安全閥配一套試驗(yàn)裝置，它包括：柱塞、壓蓋、柱銷和兩個(gè)密封圈（O型圈和支撐圈）使用水壓試驗(yàn)堵頭完成超壓試驗(yàn)可以避免閥桿和閥桿組件承受過(guò)大的水壓而損壞。由于超壓試驗(yàn)的水壓較高，如果使閥桿直接承受該壓力，就有可能損壞閥桿和閥芯等零件。使用水壓試驗(yàn)堵頭做超壓試驗(yàn)時(shí)，安全閥噴嘴的密封面與柱塞以及壓蓋之間是不接觸的。這樣就避免了密封面在水壓試驗(yàn)時(shí)受損的可能性。注意：上圖中箭頭指向的部位在下閥體焊接到位后，上閥體安裝就位前，必須小心保護(hù)，使用覆蓋物仔細(xì)遮蓋，以免進(jìn)入雜物或水損壞閥體。2、工作壓力試驗(yàn)使用閥桿夾具在進(jìn)行工作壓力的水壓試驗(yàn)時(shí)，可以不必拆下上閥體使用水壓試驗(yàn)堵頭。我們準(zhǔn)備了專用的水壓試驗(yàn)閥桿夾具。見(jiàn)下圖。注意：如果在做工作壓力水壓試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有使用上述夾具或夾持不牢，會(huì)對(duì)安全閥的密封面和其他內(nèi)部零件造成嚴(yán)重的甚至是無(wú)法彌補(bǔ)的損傷。 我公司電站安全閥是ASME第一篇的閥門(mén)，適用的介質(zhì)是蒸汽。這類閥門(mén)不可以用于水介質(zhì)。如果閥門(mén)在水壓的作用下打開(kāi)，高壓水會(huì)沖刷密封面帶來(lái)?yè)p傷，閥門(mén)必然出現(xiàn)頻跳帶來(lái)劇烈震動(dòng)而損壞閥桿組件，頻跳過(guò)程中閥門(mén)不停打開(kāi)關(guān)閉使密封面之間夾著的水產(chǎn)生水錘現(xiàn)象使柔性閥芯破損。以上每一項(xiàng)損傷都可能導(dǎo)致安全閥完全報(bào)廢。四、造成安全閥工作不正常的因素對(duì)安全閥的不正確安裝和使用會(huì)影響它的正常工作，有時(shí)甚至造成安全閥本身的嚴(yán)重?fù)p傷及系統(tǒng)事故。以下是一些常見(jiàn)的影響安全閥正常工作的因素。1 頻跳安全閥的頻跳是一種閥門(mén)高頻反復(fù)開(kāi)啟關(guān)閉的現(xiàn)象。在安全閥頻跳時(shí)，一般來(lái)說(shuō)密封面只打開(kāi)其全起高度的幾分之一或十幾分之一，然后迅速回座并再次起跳。頻跳時(shí)，閥瓣和噴嘴的密封面不斷高頻撞擊會(huì)造成密封面的嚴(yán)重?fù)p傷。如果頻跳現(xiàn)象進(jìn)一步加劇還有可能造成閥體內(nèi)部其他部分甚至系統(tǒng)的損傷。例如： 導(dǎo)向平面由于反復(fù)高頻摩擦造成表面劃傷或局部材料疲勞失效； 密封面由于高頻碰撞造成損傷； 由于高頻振顫造成彈簧失效； 由頻跳所帶來(lái)的閥門(mén)及管道振顫可能會(huì)破壞焊接材料和系統(tǒng)上其他設(shè)備； 因?yàn)榘踩y在頻跳時(shí)無(wú)法達(dá)到需要的排放量，系統(tǒng)壓力有可能繼續(xù)升壓并超過(guò)最大允許工作壓力。導(dǎo)致頻跳的因素：a. 系統(tǒng)壓力在通過(guò)閥門(mén)與系統(tǒng)之間的連接管時(shí)壓力下降超過(guò)3%。在閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閥門(mén)入口處的壓力是相對(duì)穩(wěn)定的。閥門(mén)入口壓力與系統(tǒng)壓力相同。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門(mén)迅速打開(kāi)并開(kāi)始泄壓。但是由于閥門(mén)與系統(tǒng)之間的連接管設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成連接管內(nèi)局部壓力下降過(guò)快超過(guò)3%，使閥門(mén)入口處壓力迅速下降到回座壓力而導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉。因?yàn)榘踩y開(kāi)啟后沒(méi)有達(dá)到完全排放，系統(tǒng)壓力仍然很高，所以閥門(mén)會(huì)再次起跳并重復(fù)上述過(guò)程，即發(fā)生頻跳。造成閥門(mén)與系統(tǒng)之間的連接管時(shí)壓力下降超過(guò)3%的因素有： 閥門(mén)與系統(tǒng)之間的連接管內(nèi)徑小于閥門(mén)入口管內(nèi)徑； 存在嚴(yán)重的渦流現(xiàn)象； 連接管過(guò)長(zhǎng)而且沒(méi)有做相應(yīng)的補(bǔ)償（使用內(nèi)徑較大的管道）； 連接管過(guò)于復(fù)雜（拐彎過(guò)多甚至在該管上開(kāi)口用做它途）。b. 閥門(mén)的調(diào)節(jié)環(huán)位置設(shè)置不當(dāng)。安全閥擁有噴嘴環(huán)和導(dǎo)向環(huán)。這兩個(gè)環(huán)的位置直接影響安全閥的起跳和回座過(guò)程。如果噴嘴環(huán)的位置過(guò)低或?qū)颦h(huán)的位置過(guò)高，則閥門(mén)起跳之后蒸汽的作用力無(wú)法在閥瓣座和調(diào)節(jié)環(huán)所構(gòu)成的空間內(nèi)產(chǎn)生足夠的托舉力使閥門(mén)保持排放狀態(tài)，從而導(dǎo)致閥門(mén)迅速回座。但是系統(tǒng)壓力仍然保持較高水平，因此回座后閥門(mén)會(huì)很快再次起跳。c. 安全閥的額定排量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需排量。由于所選的安全閥的吼徑面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需，安全閥排放時(shí)過(guò)大的排量導(dǎo)致壓力容器內(nèi)局部壓力下降過(guò)快，而系統(tǒng)本身的超壓狀況沒(méi)有得到緩解，使安全閥不得不再次起跳。2 閥門(mén)拒跳當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門(mén)不起跳的現(xiàn)象?？赡苡梢韵乱蛩卦斐桑?閥門(mén)整定值過(guò)高； 閥門(mén)內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥瓣座和導(dǎo)套之間卡死或摩擦力過(guò)大； 彈簧之間夾入雜物使彈簧無(wú)法被正常壓縮； 閥門(mén)安裝不當(dāng)，使閥門(mén)垂直度超過(guò)極限范圍（+2。）從而使閥桿組件在起跳過(guò)程中受阻。 排氣管道沒(méi)有被可靠支撐或由于管道受熱膨脹位移從而對(duì)閥體產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致閥體內(nèi)部機(jī)構(gòu)發(fā)生偏心而卡死。3 閥門(mén)不回座或回座比過(guò)大安全閥正常起跳之后長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法回座，閥門(mén)保持排放狀態(tài)的現(xiàn)象?？赡苡梢韵乱蛩卦斐桑?閥門(mén)上下調(diào)整環(huán)位置設(shè)置不當(dāng)； 排氣管道設(shè)計(jì)不當(dāng)造成排氣不暢，由于排氣管道過(guò)小、拐彎過(guò)多或被堵塞，使排放的蒸汽無(wú)法迅速排出而在排氣管和閥體內(nèi)積累，這時(shí)被壓會(huì)作用在閥門(mén)內(nèi)部機(jī)構(gòu)上并產(chǎn)生抑制閥門(mén)關(guān)閉