浅议影响弹簧式安全阀密封的主要原因

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)山东省东营市供热处 作者:杨海峰

1、前言

  安全阀是一种目前被石油、化工行业的在用锅炉、压力容器广泛采用的安全泄压装置。而弹簧式安全阀是其中比较典型的一种。它是采用弹簧的压力作用为加压载荷,并通过调节弹簧压力的大小来调整安全阀的开启压力。当系统中压力超过允许值后,它能够自动开启并把过剩的系统介质排到大气或低压系统中,从而达到泄压的目的。当压力降到某一数值时,它又能自动迅速关闭,维持系统的正常运行。

2、影响安全阀密封的原因分析

  几年来,作者通过对在用安全阀的使用、检修和试验中,总结出在通常情况下,影响密封效果的原因主要有如下几点:

2.1、安全阀关闭件的结构形式

  关闭件的结构型式与应用场合的温度、力有关。因此,在更换安全阀关闭件时,不要随意改变关闭件型式。对于检修中更换了关闭件的阀,如果在常温下已用标准介质试验合格,而当将其安装在被保护系统的介质压力温度下时,关闭件即发生早期泄漏,则应考虑关闭件结构是否合理。在检修方法和介质清洁度无误时,关闭件结构形式的不当,有时也表现在发生初次起跳回座后的密封不良。

2.2、关闭件的材质、硬度及设计尺寸方面的影响

  在安全阀的设计中,对关闭件材料、密封表面硬度的考虑,在检修和更换关闭件时,应十分注意,不得任意改变。由于介质对关闭件的腐蚀,造成密封不良的事例比较常见。例如,在更换尿素装置中甲胺系统安全阀关闭件时,尽管选用了优质不锈钢,却因材料中含碳量超高而被甲胺腐蚀造成密封不良。当被保护系统无介质压力作用时,关闭件密封面要承受弹簧产生的压力,若密封面没有足够的硬度时,将会产生较大变形,导致密封不良,脆性材料可能有足够的硬度,但在阀起跳时,由于密封面反复被碰撞,有可能造成密封面碎裂,导致阀的泄漏。另一方面,抗腐蚀性很好的材料,若表面硬度差,在高压情况下,经受不了介质流对其表面的机械磨损,也会造成密封不良。

2.3、密封面的宽度和加工精度的影响

  实际上,阀瓣与阀座密封面之间存在着毛细管作用。密封面的宽度决定了介质通路的长度。因而,随着密封面宽度的增加,介质外漏时遇到的阻力以及对毛细管的堵塞作用随之增加。为此,在检修中随意削窄密封面宽度的做法是不妥的。在同等条件下,削窄密封面的宽度能降低阀的开启压力值;尽管加宽密封面能增加密封性,但在安全阀关闭末了和开启以前,受介质压力作用的阀瓣面积减小,从而也提高了安全阀的开启压力值。

  当设备长期停运时,因安全阀中无介质压力,弹簧的全部力作用在密封面上,若密封面宽度过窄,在较大的比压力作用下,可能造成密封面损伤,引起密封不良。实验证明,为了减少阀瓣、阀座互相压出沟槽的可能性,把平面性密封的阀瓣、阀座密封面加工成同样的宽度效果较好。

  密封面表面质量的好坏,直接影响关闭件密封性。密封面的几何精度和表面光洁度与密封性有很大的关系。由于加工方法不当,金属密封面在加工中出现的微观不平以及波纹都会影响密封效果。目前我们检修时惯用回转式研磨方法,使密封面边缘低陷,密封性差。

2.4、装配质量方面的影响

  安全阀解体后的再装配,也会对密封面质量产生影响。通常由于装配不当会破坏关闭件的同轴度,使密封面不平行,导致密封不良。阀瓣使用时间过久,导向部分磨损严重或更换阀瓣时,导向间隙选配过大,造成阀瓣在动作中密封面歪斜。更换阀瓣时,导向间隙选用过小,生阀瓣动作时的卡阻,使密封面不能正确完好的关闭,导致密封不良。由于弹簧变形或装配位置不对,使弹簧在密封面四周的力分布不均匀,造成密封面比压力不均,使密封面局部密封性差。

  安装或装配的应力会引起阀体的变形,使关闭件同轴度变动,密封线偏移,破坏了密封面的平行度,造成密封不良。实践证明,在这种情况下,密封面越宽,阀座直径越小,工作压力越高,密封面破坏的可能性就越大。

2.5、被保护系统工作介质的影响

  在同等压力、温度情况下,粘性大的介质比粘性小的介质泄漏量要小。液体介质比气体介质易密封。因此要考虑到阀设计时的许用介质。介质温度会引起密封面热变形,在密封材料中会造成热梯度,引起密封面翘曲。所以,这些安全阀在常温介质下,密封实验结果良好,而安装在高温介质的设备上时,密封性则较差。为此,检修后对安全阀进行密封试验时,要考虑到介质的工作温度。密封面的寿命还与介质压力的稳定性有关,压力波动太大,会引起安全阀频繁起跳,使密封面在较短的时期内损坏。

3 、结束语

  综上所述,导致弹簧式安全阀密封不良的因素很多,而且这些因素之间的关系也很复杂,要想保证安全阀密封状况良好,保障被保护系统的安全性,需要设计、安装、使用、维护、校验等各方面人员认真细致的做好各方面的工作。

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