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蒸汽疏水阀三种常见故障发生的原因分析及预防方法

您是第 1067 位读者    发布日期:2020-03-25    文字:【    

蒸汽疏水阀(以下简称为疏水阀)在实际使用中,”堵塞”故障的发生,会使凝结水滞留,故障疏水阀发生在蒸汽输送管线上将导致蒸汽品质下降,”水击”频次增加,故障疏水阀发生在蒸汽使用设备凝结水排放点上,会造成用汽设备丧失功能;”喷放”、”泄漏”故障的发生,会使新鲜蒸汽经疏水阀直接连续排放或泄漏,造成蒸汽的浪费。

01

堵塞故障及其原因

堵塞:疏水阀丧失功能,蒸汽和凝结水均不能排除的故障。

故障主要原因

①疏水阀杠杆、销轴等内件零部件损伤、变形、卡阻或脱落造成阀瓣无法动作,当发生在疏水阀关闭时则呈现疏水阀堵塞故障。

②疏水阀选型不当,实际工作压力大于疏水阀额定工作压力,开阀力不足以克服作用在阀座上的静压力,导致阀瓣不能开启。

③空气或其他不凝气体进入疏水阀造成气堵,该故障一般发生在疏水阀关闭时,此时空气或其他不凝气体占据阀内空间,且无法凝结,若无气堵解锁装置,则导致凝结水无法进入疏水阀,阀瓣不能开启。

④蒸汽汽锁与气堵现象相似,蒸汽先于凝结水进入疏水阀,导致凝结水无法进入,而发生汽锁现象(疏水阀无法正常工作),但随着蒸汽的冷凝,则此次汽锁自动结束,疏水阀恢复正常工作,堵塞故障随即解除。

其他原因

①配管和过滤网被杂质、脏物堵塞,导致汽、水无法进入疏水阀,疏水阀呈堵塞故障。

②疏水阀安装不当(未确认疏水阀的流向,把方向装反)。

③在0℃以下,疏水阀内积存的凝结水发生了冻结,致使疏水阀丧失功能。

02

喷放故障及其原因

喷放:疏水阀的阀瓣不能关闭,呈开启状态,蒸汽和凝结水连续排放的故障。

故障主要原因

①疏水阀杠杆、销轴等内件零部件损伤、变形、卡阻或脱落造成阀瓣无法动作,当发生在疏水阀全开时则发生疏水阀喷放故障。


②疏水阀选型不当,实际背压超过背压允许限度,疏水阀则不能关闭,就会发生喷放现象。

其他原因

①疏水阀安装不当(未确认疏水阀的流向,把方向装反)。

03

泄漏故障及其原因

泄漏:疏水阀的动作状况大体良好,但蒸汽泄漏量超标的故障。

依据GB/T22654规定,疏水阀蒸汽泄漏量达标应达到:在负荷率在(6±3)%的条件下,疏水阀的有负荷漏汽率应不大于3%,机械型和热静力型疏水阀的无负荷漏汽率应不大于0.5%。

故障主要原因

①疏水阀密封副失效,导致关闭不严而发生泄漏。

其他原因

①疏水阀在使用过程中因凝结水中所含杂质粘附在阀瓣和阀座密封副面处,使疏水阀关闭不严。

故障的排除与预防

通过疏水阀三种故障发生的成因可知,若要降低三种故障发生的概率或尽量延后其发生的开始时间,或即使发生也可在最短时间内排除故障,减少损失,需要从疏水阀的设计、制造、选型、安装和维护保养等全方面的系统工作来确保。

01

设计

★结构在疏水阀零部件结构设计中通过以下几方面的工作可有效减少”三种故障”的发生:

(1)疏水阀进口端应有过滤网设计,减少凝结水中杂质对疏水阀密封副组件的冲蚀和机械损伤作用,按GB/T22654标准要求,过滤网用板材冲制时其网孔孔径应不大于1mm,过滤网流通面积应不小于疏水阀流通面积的1.5倍。

(2)疏水阀的杠杆、销轴等内件应保证动作灵活可靠,具有足够的强度和耐蚀性。

(3)热动力型疏水阀变压室容积、变压室保温结构设计,减少阀片空打现象的发生,减轻阀片与阀座工作面的机械损伤。

(4)机械型疏水阀与热动力疏水阀的圆盘式疏水阀在工作原理上有易产生空气或其他不可凝气体气堵缺陷,为避免因气堵导致疏水阀不能开启,应有防气堵设计。

(5)机械型疏水阀中的密闭浮子,在强烈的水击下容易造成损伤或损坏,导致疏水阀不能正常工作,因此应有抗水击设计。

(6)热静力型疏水阀的驱动零件应有足够的刚度和强度,在最高工作压力和温度下,动作应灵敏可靠。

(7)在寒冷地区使用的疏水阀应有防冻结设计。

★材料疏水阀内的蒸汽、凝结水、空气等物质会对金属材料产生腐蚀作用,为避免疏水阀内零部件因腐蚀而丧失功能,疏水阀所有内部零部件均应采用耐腐蚀性材料,例如不锈钢、钛合金等。

疏水阀中自由浮球式疏水阀的浮球、双金属片式疏水阀的双金属片、圆盘式疏水阀的阀片、膜盒式疏水阀的膜盒及倒吊桶式疏水阀的浮桶等元件应选用不锈钢制造,并符合GB/T1220的规定。其中疏水阀密封副(即阀座与阀瓣)是疏水阀开启与关闭的核心零部件,也是易损件,因此其材料的合理选择对疏水阀避免三种故障的发生极为重要。经过对阀瓣、阀座密封副失效现象的分析研究和大量相关故障处置经验,针对几种不同型式的疏水阀的阀瓣、阀座推荐了几种材料,在实际使用中效果显著,见下表

工艺优良的制造工艺是机械制造领域里的倍增器,通过它的设置与实施可大大增强零部件的各种性能,为有效减少或防止”三种故障”的发生,推荐以下几个重点环节的工艺设置:

(1)机械加工工艺:自由浮球式疏水阀中具有阀瓣和浮子功能的密闭空心钢球先进制造工艺,使其圆度和表面粗糙度达到设计指标,满足密封要求。

(2)热处理工艺:适宜的热处理工艺,可极大提高阀瓣、阀座在高温高速凝结水流(由于使用工况的复杂性凝结水常常呈酸性或碱性)的冲蚀下其抗冲蚀、抗腐蚀以及热稳定性。

(3)表面履层处理工艺。阀瓣和阀座采用以下表面处理,增加其耐磨、耐腐蚀和耐冲蚀性。

TD覆层处理:采用金属碳化物扩散覆层TD原理,在850~1050℃温度下将工件置于硼砂熔盐及其特种介质中,通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应,在工件表面形成一层几微米至二十余微米的钒、铌、铬和钛等的金属碳化层,该覆层具有极高的硬度,可达3200HV左右。

TBM覆层处理:是一种硬化层较深且应用范围更广的表面硬化处理新技术,深度为0.01~0.2mm,表面硬化层具有1500~2400HV的硬度,硬化层致密,耐冲击,与母材冶金结合,表面硬化层耐磨性大大超过常见的各种氮化、渗碳、碳氮共渗、镀硬铬等表面处理技术,承载能力和耐温性能(800℃以下)超过TD覆层处理等特点,具有极高的耐磨、抗黏结等性能,可提高工件使用寿命数倍以上,可以处理各种钢铁材料,硬质合金和钢结硬质合金,镍基、钴基、钨基、钼基和钛基等特种合金等。

02

选型

★每一种型式的疏水阀都各有其优点和局限性,在选型中应根据实际工况,合理选择疏水阀,充分发挥其优长,弥补其缺点,最大限度地避免或减少”三种故障”的发生。

(1)选取疏水阀的最高使用压力、最高使用温度应与蒸汽输送管线或蒸汽使用设备的压力与温度相适应,避免因实际工作压力大于疏水阀最高使用压力而造成阀瓣不能开启发生堵塞故障;或因实际工作温度高于疏水阀的最高使用温度而造成其内部零部件因高温产生损坏,使疏水阀失能,导致三种故障的发生。

(2)疏水阀的允许背压应不小于蒸汽输送管线或蒸汽使用设备的疏水阀安装点上的疏水阀后端实际压力,当蒸汽疏水阀背压超过入口压力1/2时,就不能正常动作,当超过背压允许限度,疏水阀则不能关闭,就会发生喷放现象。

(3)圆盘式蒸汽疏水阀必须保持最低0.3kgf/cm2(1kg/cm2=0.098MPa,下同)动作压差,即疏水阀进口和出口之间需要6~7℃的温差,才能正常工作,否则疏水阀不关闭而呈连续喷放状态。

(4)过热蒸汽输送管只在起动时产生凝结水,而在正常运转时几乎不产生凝结水,普通对于吊桶式疏水阀则吊桶内无法形成水封,容易产生喷放,应使用带有内置止回阀的倒吊桶式疏水阀。

(5)合理给定疏水阀容积,满足排量需求的条件下,尽量减少疏水阀开关阀次数(自由浮球式疏水阀除外),从而减缓机械损伤和冲蚀。

(6)目前,因波纹管式疏水阀中的波纹管制造技术的限制,导致该类疏水阀只能应用在1kgf/cm2以下的场合,避免因波纹管破裂导致疏水阀失能。

03

安装

★即使疏水阀设计制造优良、选型恰当,但如果安装不当,往往还会因此引起三种故障的发生,为避免故障的发生,疏水阀的安装应按疏水阀制造厂提供的安装文件进行安装,同时应注意以下方面:疏水阀进出口不可装反;用汽设备疏水点应选在用汽设备汽室最低点的下方,使凝结水能自然顺畅地流入疏水阀(重力回水);为保证用汽设备的正常工作,所有用汽设备应优先采用单元疏水方式,每个加热设备应单独设置疏水阀。

04

修护保养

★必须遵循新建配管开始通汽时要进行”管道清扫”;蒸汽使用设备起动时”预热操作”;设备正常运转中”要适时地清洗过滤网”、”应适时地检查凝结水的水质,如果腐蚀性固体和气体混入了蒸汽,凝结水当然也会带有腐蚀性,并且有时蒸汽使用设备中被加热物的液体也会混入凝结水,凝结水就会呈强酸或强碱性,从而腐蚀疏水阀。”;停机时”停止设备运转操作,首先要关闭蒸汽供给阀,停止供汽,然后打开与疏水阀并联的旁通阀,通过旁通阀排除残留的凝结水。这样可以减少因凝结水的残留所导致的腐蚀现象,同时也便于下次起动操作。”

05

故障检查与排除

★故障发生了,为提高故障检查与排除的效率,推荐了卓有成效的方法和程序:首先考虑和检查疏水阀以外的异常和故障,当确认不是这些外因之后,再开始拆解检查疏水阀,且应采用一定的修理顺序,疏水阀故障一般性检查作业程序。




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