锅炉给水调节阀常见故障原因分析及解决措施研究

锅炉给水调节阀常见故障原因分析 及解决措施研究

赵艳超

山西大唐国际云冈热电有限责任公司    山西省大同市 037000

摘要：4台锅炉给水系统使用VELAN牌调节阀，调节阀故障频繁造成多次非计划停工。从VELAN调节阀 结构、主要部件材料入手，找出调节阀故障的规律及解决办法，为类似故障处理提供借鉴和参考。

关键词：VELAN牌调节阀；结构；材料；原因分析；措施

1、给水调节阀的结构介绍

锅炉现场所使用的给水调节阀均为单阀笼，带合金阀

座，高进低出，平衡式调节阀，给水调节阀是在1个单座阀体内插入

1个圆筒形阀笼，阀笼上开有一定流量特陛的窗孔，以阀笼为导向，装配1个能在轴向自由滑动单阀芯(图1)。当阀芯动作时，通过阀芯与阀笼圆孔所形成的流通面积的变化，实现流量调节。HPT型高压汽水调节阀具有允许压差大，内构件更换、维修容易，流量大，调节范围广，动态稳定性好，噪声低，空化腐蚀小等优点。适用于压差大，要求工作平稳、噪声低的场合，是应用较广泛的调节阀。其阀笼又有迷宫式和多孔式两种形式(图2)，锅炉现场均为多孔式。

3、装置给水调节阀故障统计

统计了2018～2021年，因给水调节阀停工检修的情况。从统计中可以看出，由于阀芯卡涩或阀杆断裂，导致给水调节阀失灵，从而引起汽包补水与蒸发量不匹配，是造成装置生产波动乃至联锁动作停工的主要原因；调节阀大盖及填料处密封外漏问题也曾多次出现，是威胁现场安全生产的因素之一。

4、给水调节阀故障原因及处理

4.1调节阀阀芯卡涩

给水调节阀出现卡涩的主要原因是介质不洁，含带杂质，经常发生于新投运系统和大修后投运初期，是最常见的故障。在现有设备条件下，当出现这种情况时应在确保给水旁路或辅助调节手段投用后，保证水位稳定的情况下，手动开启或关闭调节阀，促使杂质从阀芯阀笼间脱落。但当同一台调节阀使用中频繁出现卡涩故障时，就应该考虑调整盘根压紧程度，减少其摩擦力或择机检查阀芯密封组件是否已损坏故障。

HPT型给水调节阀为降低阀门漏量，设计在阀芯上沿安装有密封组件。密封组件由4个独立部分组成，热电部锅炉所使用的密封组件自上而下分别是保持环、背环、防脱环、密封环:①保持环结构类似环形钥匙圈，起到锁紧密封组件作用；②背环由不锈钢或黄铜材料制成，起到增加密封组件稳定性的作用；③防脱环可防止阀芯上下动作时密封环自阀笼与阀塞间隙中挤出；④密封环外层材料为聚四氟乙烯(PTFE)，内含不锈钢螺旋形骨架，当温度压力上升后，由于PTFE层膨胀，在阀芯和阀笼间起到密封作用。

聚四氟乙烯具有一系列优良的使用性能，使其成为密封环外层材料的不二之选:耐高温，正常工作温度蕊260℃，熔点327℃;耐腐蚀，能耐王水和一切有机溶剂；抗老化，有塑料中最佳的老化寿命；高润滑，具有塑料中最小的摩擦因数( 0.04)，比冰还要光滑；不粘性，具有固体材料中最小的表面力而不粘附任何物质。但聚四氟乙烯表面硬度相对较低，当输送介质中出现焊渣、铁屑等杂质会造成密封环划伤损坏。若管道内当密封环损坏脱落，无支撑固定的背压环在阀芯动作时就会出现侧向偏移，与阀笼产生摩擦，使阀芯动作受阻。

4.2调节阀动作失灵

当操作人员发出动作指令，但调节阀实际无法动作时，即出现调节阀失灵故障。除仪表线路故障外，调节阀失灵故障的直接原因均是执行机构与阀杆连接断开，执行机构扭矩无法传递至阀芯造成。但故障的形成有2种情况：①当调节阀使用电动执行机构时，电动执行机构与阀杆间铜套故障，导致电动执行机构无法带动阀杆动作，铜套故障的原因除正常磨损外，要考虑当前阀门是否存在动作时内构件阻力过大或电动执行机构力矩设定不当等情况；② HPT型给水调节阀阀芯与阀杆为螺纹连接，并在阀杆45°夹角方向安装阀杆止退销，锅炉给水调节阀前后压差较大，阀芯阀杆组件在工作时一方面承受水压上顶形成的压力，一方面承受执行机构传递的扭矩，长时间下易形成疲劳损伤，当阀杆断裂或止退销脱落，造成阀杆与阀芯脱开，也会导致调节阀失灵。为防止阀芯承受压差过大，在阀芯顶端开有平衡孔以减少受力。

4.3调节阀阀芯阀笼冲蚀

据伯奴利方程，管道内流体流速提高压力就会下降。在调节阀阀笼开孔和阀芯阀座这2个节流部位，介质速度会大幅度提高，压力急剧下降。如果流体在节流处的压力低于汽化压力只将产生汽蚀或闪蒸现象；如果液体流过管道节流处，压力恢复后，下游压力仍低于汽化压力只(此时流体内仍有气泡)，这种现象称为闪蒸；如果液体流过管

道节流处，压力恢复后R高于汽化压力只(此时流体内气泡破裂)，形成高速射流，这种现象称为气蚀。

热电部锅炉给水调节阀阀前压力是12.5MPa，阀后压力在11.2MPa左右，给水温度在150℃左右，此时的饱和蒸气压为0.475MPa。由于调节阀前后压差△P＞饱和蒸气压，会发生气蚀情况。但实验表明当△P＜2.5MPa时，即使产生气蚀现象，对材料的破坏也不严重。3

^#锅炉主给水调节阀在使用6年后阀笼窗孔完好，阀芯仅有微弱冲蚀痕迹，总体并不严重(图3)。因此，推荐的解决办法是当对阀内件冲蚀劣化严重时，更换阀内件。

图3 阀芯冲蚀痕迹

4.4调节阀盘根或大盖密封外漏

调节阀发生大盖处泄漏的原因主要是大盖与阀体或阀笼处存有间隙。

间隙形成的原因有:①大盖米压紧，应考虑紧固大盖螺栓；②大盖垫片选用不当，或安装不当，造成垫片与密封面接触面积不足，应考虑更换安装垫片；③当对阀门内构件以车削方式修复表面缺陷后，造成内构件轴向总高变化，导致大盖密封面高度与垫片不匹配。

调节阀盘根处泄漏主要原因:①填料压盖米压紧，应考虑紧固螺栓；②填料不足，具有倒角密封的阀门可以在阀门全开状态下在线更换填料；③阀杆或填料函有损伤，此时应考虑检修更换相应配件。

5、结语

经过多年使用观察，VELAN牌调节阀能满足生产需要，设备运行相对稳定，维护简单，但是仍应该遵守检修规程，在每次大修期对调节阀进行解体检查，防范故障于未然。

参考文献：

【1】史文怀.锅炉给水调节阀改造与运行周期探讨【J】.仪器仪表用户. 2019,26(12)：60-63.

作者简介：赵艳超、1988年03月出生、男、汉、河北省廊坊市人、毕业于东北电力大学热能与动力工程专业、本科学历、职称：工程师、研究方向：锅炉汽水阀门。