鞏文風(fēng)

【摘 要】安全閥是一種重要的安全保護(hù)設(shè)備，在工業(yè)領(lǐng)域可以有效地保證工作人員與設(shè)備的安全性。從類型劃分上來看，安全閥屬于自動(dòng)閥設(shè)備，在鍋爐以及壓力容器上都有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。在正常情況下，單個(gè)安全閥即可以適應(yīng)一地工藝泄放的需求，但是仍然需要在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中安裝兩個(gè)安全閥，并且在每個(gè)安全閥上安裝一個(gè)截?cái)嚅y，這樣一來，即閥門可以互為備用。但是為了保證安全閥開關(guān)受控，大多數(shù)情況應(yīng)用鐵鏈鎖，或打鉛封的手段，該工藝仍然有著較為廣泛的應(yīng)用范圍，但是存在一定的操作風(fēng)險(xiǎn)。本文基于某閥門聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械連鎖;安全閥;手柄式機(jī)械聯(lián)鎖;手輪式閥鎖

中圖分類號： TQ545文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）17-0011-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.004

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對于生產(chǎn)的安全也給予了越來越高的重視，新的安全閥設(shè)備以及相關(guān)設(shè)計(jì)方案也在不斷被研發(fā)。機(jī)械聯(lián)鎖在安全保障系統(tǒng)當(dāng)中屬于較為新穎的類型，大約在上個(gè)世紀(jì)九十年代開始在發(fā)達(dá)國家得到應(yīng)用，而在本世紀(jì)后傳入我國。但由于起步較晚，我國仍然未形成一套完善的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，在生產(chǎn)中仍然以應(yīng)用國外制造商的標(biāo)準(zhǔn)為主，無論是所應(yīng)用的設(shè)備還是相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)，都受到業(yè)主方的被動(dòng)要求所決定。本文基于某閥門聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了分析。

1 機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)原理

機(jī)械聯(lián)鎖，也可以稱為鑰匙聯(lián)鎖，意即將機(jī)械與鎖與閥門加以匹配，應(yīng)用雙鑰匙系統(tǒng)來對于機(jī)械系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)鎖閉。該結(jié)構(gòu)對于所有的手動(dòng)式開啟閥門都可以得到適用。具體來說，該體系的工作原理即是在受控閥門與設(shè)備上安裝邏輯鎖，之后應(yīng)用鑰匙轉(zhuǎn)換以及鑰匙驗(yàn)證或鑰匙傳遞的相關(guān)原理，來應(yīng)用鑰匙實(shí)現(xiàn)對于受控閥門與設(shè)備的操作意圖。該結(jié)構(gòu)可以有效地對工藝以及設(shè)備的操作順序進(jìn)行控制，同時(shí)也可以保證潛在危害的閥門可以按正確的順序來運(yùn)行，這樣一來，即便工作人員出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，也可以加以消除，并且也杜絕了工作人員蓄意破壞設(shè)備的可能性?，F(xiàn)在閥門系統(tǒng)也得到了越來越多的企業(yè)的認(rèn)可，在特殊過程應(yīng)用當(dāng)中也可以作為國際公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)階段我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來越大的背景之下，機(jī)械聯(lián)鎖的應(yīng)用也越來越廣泛[1]。

2 機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)特點(diǎn)

現(xiàn)階段我國安全閥機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)的國產(chǎn)化特征越來越強(qiáng)，同時(shí)在石油化工產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展背景之下，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛了?，F(xiàn)在雖然我國有安全閥備用設(shè)計(jì)，其是通過安全閥快速切換裝置來完成操作的，在我國已經(jīng)有了多年的應(yīng)用歷程，但是由于該結(jié)構(gòu)有較高的應(yīng)用成本，因而推廣難度較大。而雙導(dǎo)閥切換型先導(dǎo)式安全閥這種設(shè)計(jì)方案一方面可以在安全閥上快速切換裝置，同時(shí)有了更小的壓損，因而成本更為低廉。然而具體應(yīng)用效果仍然有待于進(jìn)一步驗(yàn)證[2]。

具體來說，機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

其一，具有強(qiáng)制性操作的特點(diǎn)，在機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)工作過程中，必須按相應(yīng)的次序來完成鑰匙的傳遞，這樣即可實(shí)現(xiàn)對閥門設(shè)備順序的控制，否則無法完成后續(xù)其他環(huán)節(jié)的操作;

其二，狀態(tài)信息的傳遞具有極高的可靠性，本系統(tǒng)應(yīng)用鑰匙編碼系統(tǒng)來保證操作人員按照相應(yīng)的程序以及與之對應(yīng)的安全措施來進(jìn)行開啟或關(guān)閉操作，避免了操作失誤;

最后，每一把鑰匙的編碼都是唯一的，意即本編碼與鑰匙柜當(dāng)中的編碼與應(yīng)用該鑰匙相匹配，而應(yīng)用其他編碼方案則無法將機(jī)柜打開，從而在根本上保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

綜上所述，該類型的閥門聯(lián)鎖系統(tǒng)有極高的安全性，可以符合于應(yīng)用需要。

3 閥門機(jī)械聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

閥門聯(lián)鎖系統(tǒng)屬于一種雙重機(jī)械鎖定設(shè)備，其應(yīng)用鑰匙交換的原理實(shí)現(xiàn)了對于工藝設(shè)操作邏輯順序的調(diào)整，該方式在應(yīng)用當(dāng)中可以用于替代唱票、監(jiān)票的管理方式，有較高的應(yīng)用可靠性，具體來說，其可以避免出現(xiàn)人為失誤，保證整體應(yīng)用的安全性。該結(jié)構(gòu)也在不斷獲取越來越多的工業(yè)企業(yè)的認(rèn)可，并且在應(yīng)用過程中也可以將其作為國際公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目于2017年底進(jìn)行研發(fā)，2018年實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，出于打下國際壟斷，而需要開發(fā)出國產(chǎn)閥門機(jī)械聯(lián)鎖設(shè)備，其在國內(nèi)仍然處于首例。結(jié)合項(xiàng)目需要，開發(fā)兩個(gè)類型的閥門機(jī)械聯(lián)鎖設(shè)備，同時(shí)也需要保證互換的需要以及外觀的統(tǒng)一。對于閥門需要實(shí)現(xiàn)90度開關(guān)的，如球閥設(shè)備或蝶閥設(shè)備等等可以應(yīng)用手柄式聯(lián)鎖閥門，來讓閥門90度的開關(guān)可以同時(shí)鎖住;而對于多圈數(shù)閥門設(shè)備，常見的如閘閥以及截止閥等等，則可以應(yīng)用手輪式閥鎖，來讓閥門的開關(guān)情況鎖住?；谧灾鲃?chuàng)新性的相關(guān)要求，需要在機(jī)械原理以及內(nèi)部構(gòu)成上與國外的同類型產(chǎn)品形成區(qū)別[3]。

3.1 手柄式機(jī)械聯(lián)鎖閥門

如圖1所示，為手柄式機(jī)械聯(lián)鎖閥門結(jié)構(gòu)圖。

3.2 手輪式閥鎖

而手輪式閥鎖的設(shè)計(jì)當(dāng)中相關(guān)要求則更為細(xì)致，因而也給設(shè)計(jì)與研發(fā)工作的開展帶來了一定的影響，舉例來說，國外的相同類型機(jī)械設(shè)備并沒有設(shè)計(jì)明確開關(guān)計(jì)數(shù)，因而在所開發(fā)的產(chǎn)品當(dāng)中則應(yīng)用了刻度計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)該功能，從而確保閥門可以在徹底開啟或關(guān)閉狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)鎖定。但是受此影響，很多方面的技術(shù)要求也就需要提高，因而也增加了閥門機(jī)械聯(lián)鎖設(shè)備的設(shè)計(jì)難度。舉例來說，閥門機(jī)械聯(lián)鎖部分的凈重需要保證在10kg以內(nèi)，因而需要在相當(dāng)有限的空間當(dāng)中將多種結(jié)構(gòu)容納其中，如主軸鎖定裝置、鑰匙鎖定裝置以及計(jì)數(shù)聯(lián)動(dòng)裝置等等[4]。

在材質(zhì)應(yīng)用方面：無頭內(nèi)六角螺絲、閥鎖手輪、內(nèi)六角螺絲、主軸防塵套、滑動(dòng)鎖塊、鎖片、鑰匙、鎖芯、計(jì)數(shù)圈齒輪以及計(jì)數(shù)圈支軸、從動(dòng)齒輪與防盜花型螺絲、傳動(dòng)座軸與主軸傳動(dòng)齒輪均應(yīng)用304不銹鋼材料;外殼、計(jì)數(shù)圈座、主軸、導(dǎo)滑塊、鎖緊螺母、撥動(dòng)盤、底殼、計(jì)數(shù)圈、顯示圈數(shù)盤、主軸傳動(dòng)座均應(yīng)用316不銹鋼材料;其他部分，如紫銅鉚釘、滾針軸承則應(yīng)用T1銅材料，軸-外卡簧與彈簧則應(yīng)用65Mn，鍵應(yīng)用45#鋼、底殼銅套與外殼銅套應(yīng)用錫青銅，鎖緊螺母墊片應(yīng)用氟橡膠，在透明蓋板上應(yīng)用聚甲基丙烯酸甲酯。

后對于閘閥式閥門鎖的性能進(jìn)行了綜合審定，具體結(jié)果以及存在的問題如下所示：

鑰匙旋轉(zhuǎn)片滑片部位焊接強(qiáng)度不足，需要確保在人手工操作過程中，以最大力度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)形變;圈數(shù)顯示部位輪邊緣部位需要進(jìn)行加厚，從而避免滑片部位頂尖部分進(jìn)入顯示輪邊緣槽當(dāng)中;鎖體的外殼部位的可視孔可以經(jīng)由銑銷工藝打磨2mm，并且從外部安裝有機(jī)玻璃可視板;齒輪部分固定螺絲堵孔部位則應(yīng)用5個(gè)m10防盜螺釘來進(jìn)行封堵;在中心軸當(dāng)中的內(nèi)孔，加入不銹鋼防塵套;對于固定手輪處，設(shè)置一個(gè)防拉螺釘，保證孔的強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，因而需要在手輪安裝完成后進(jìn)行測試;對于閥鎖部位與適配器部位的連接，需要設(shè)計(jì)一套完整的適配器，并進(jìn)行測試;成品生產(chǎn)過程中，需要確保鎖芯鑰匙旋轉(zhuǎn)可以平滑地完成，并且避免出現(xiàn)卡澀;最后，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)了閥鎖外殼與蓋板之間的間隙之間的尺寸存在一定的不穩(wěn)定性，并且所擰的固定螺絲松緊程度也會(huì)對內(nèi)部零件的滑動(dòng)情況造成一定的影響。

經(jīng)過研討與實(shí)驗(yàn)，做出如下改進(jìn)：

加強(qiáng)鑰匙旋轉(zhuǎn)滑片的焊接強(qiáng)度，從而確?；谌耸肿畲笮D(zhuǎn)力度的情況下不會(huì)出現(xiàn)變形問題;圈數(shù)顯示輪的邊緣部位進(jìn)行加厚，從而避免滑片頂尖部位進(jìn)入顯示輪邊緣槽部位;鎖體外殼則質(zhì)進(jìn)行厚度為2mm的銑削，并從外部安裝有機(jī)玻璃可視板;齒輪固定螺絲堵孔部位則應(yīng)用5個(gè)M10防盜螺絲進(jìn)行封堵;在中心軸部位，則加裝一個(gè)不銹鋼防塵套設(shè)備，起到防塵效果;在固定手輪部位，針對其防拉螺釘孔的強(qiáng)度進(jìn)行重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合閥鎖與適配器之間的連接強(qiáng)度進(jìn)行重點(diǎn)測試，有針對性地設(shè)定一套功能完善、符合于使用需要的適配器;成本生產(chǎn)過程中，可以適當(dāng)采取潤滑措施，保證鑰匙旋轉(zhuǎn)平滑性;閥鎖外殼與蓋板之間的尺寸需要進(jìn)行進(jìn)一步規(guī)范，并且緊固螺絲，避免零件出現(xiàn)滑動(dòng)[5]。

經(jīng)過對于多組樣品的測試以及打磨，設(shè)備最終得以定型，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)需求。

4 結(jié)論

安全閥備用設(shè)計(jì)方案仍然在不斷改進(jìn)當(dāng)中，經(jīng)過工藝的不斷調(diào)整，即可以實(shí)現(xiàn)容器泄放的相關(guān)要求，從而確保操作人員以及設(shè)備的運(yùn)行安全。但是在這個(gè)過程中，需要關(guān)注，如果一個(gè)安全閥即可以適應(yīng)于工藝泄放的需要，即可以應(yīng)用一開一備的安全閥結(jié)構(gòu);但是對于規(guī)模較大的裝置，如千萬噸級的蒸餾設(shè)備，安全閥的結(jié)構(gòu)常為多個(gè)常開，共用一個(gè)備用閥。本文針對某閥門聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了分析與總結(jié)，結(jié)合機(jī)械聯(lián)鎖系統(tǒng)的原理與特點(diǎn)分析了手柄與手輪式兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

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