何劍　金墊慶　李忠良　楊雪梅　胡勇

摘 要：手動(dòng)平板閘閥是現(xiàn)在采輸氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)最常見(jiàn)的閥門(mén)之一，但是在使用過(guò)程中這種閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期暴露在露天，雨水會(huì)沿著傳動(dòng)裝置軸承盒與閥桿螺母之間的間隙浸入軸承盒內(nèi)，造成潤(rùn)滑油變質(zhì)，使止推軸承銹蝕，從而導(dǎo)致閥門(mén)開(kāi)關(guān)困難，特別是南方多雨濕潤(rùn)氣候地區(qū)尤為嚴(yán)重。本文針對(duì)手動(dòng)平板閘閥傳動(dòng)軸承容易進(jìn)水造成安全隱患的情況，通過(guò)利用TRIZ理論開(kāi)展的一系列原理分析，找到問(wèn)題關(guān)鍵點(diǎn)，最終得出防止液態(tài)水進(jìn)入手動(dòng)平板閘閥傳動(dòng)軸承的有效方法。

關(guān)鍵詞：手動(dòng)平板閘閥;防進(jìn)水裝置

0 引言

手動(dòng)平板閘閥（以上簡(jiǎn)稱(chēng)閘閥）是采氣生產(chǎn)一線(xiàn)場(chǎng)站最為常見(jiàn)的一種閥門(mén)，在工藝流程中主要是切斷氣流的作用。目前在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用仍然較為普遍，特別是DN300以下的不需要自動(dòng)控制的管路閥門(mén)。但是閘閥屬于露天工作環(huán)境，下雨及高濕度的四川氣候?qū)﹂y門(mén)外觀(guān)、機(jī)械傳動(dòng)部件有較大的腐蝕作用，并且傳動(dòng)裝置不能實(shí)現(xiàn)密封的結(jié)構(gòu)。一旦傳動(dòng)裝置被雨水等長(zhǎng)期浸泡、銹蝕，閥門(mén)就難以打開(kāi)或關(guān)閉。最終可能形成安全風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)事故。

1 結(jié)構(gòu)、原理及存在問(wèn)題

1.1 結(jié)構(gòu)、原理

閘閥原理：傳動(dòng)裝置一般通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，帶動(dòng)閥桿上下移動(dòng)，將連接在閥桿上的閘板提升或下降，從而切斷閥體管路通道，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉。當(dāng)反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，用鍵與手輪固定在一起的閥桿螺母隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)閥桿與閥桿連在一起的閘板上升，閥體通道被打開(kāi)，氣體由閥體的一端流向另一端;相反，順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，閥桿和閘板下降，閥門(mén)將關(guān)閉。閥座采用O形密封圈和預(yù)緊力的浮動(dòng)閥座結(jié)構(gòu)，使閥門(mén)進(jìn)出口雙向?qū)崿F(xiàn)完全密封。

1.2 存在問(wèn)題

手動(dòng)平板閥傳動(dòng)裝置處于露天工作環(huán)境，軸承套與閥桿之間存在明顯間隙，一般手輪最低部位（積水部位）恰好在軸承套間隙上方，為外來(lái)水流入軸承創(chuàng)造了條件。銅套與閥桿之間也存在螺紋間隙，外來(lái)水可以順著螺紋下流進(jìn)入軸承盒。軸承進(jìn)水后存在問(wèn)題：使軸承盒內(nèi)的潤(rùn)滑油變質(zhì)，潤(rùn)滑油被稀釋排出，軸承銹蝕，嚴(yán)重時(shí)手輪卡死，閥門(mén)無(wú)法開(kāi)、關(guān)。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)某氣田5個(gè)場(chǎng)站的26個(gè)閥門(mén)運(yùn)行2年時(shí)間，因進(jìn)水銹蝕，就有4只閥門(mén)無(wú)法開(kāi)關(guān)，3只閥門(mén)因有卡阻的嚴(yán)重現(xiàn)象。

1.3 目前處理方法

1.3.1 更換銹蝕的軸承

此方式最為常見(jiàn)，但是實(shí)際運(yùn)用時(shí)，需要購(gòu)買(mǎi)同型號(hào)規(guī)格的閥門(mén)配件，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)操作需停產(chǎn)配合，更換維修程序較為復(fù)雜，且成本高。

1.3.2 增加潤(rùn)滑油加注量

不斷進(jìn)行周期性對(duì)潤(rùn)滑油的加注，加入的潤(rùn)滑油被水稀釋流出容易造成閥門(mén)臟污。對(duì)于沒(méi)有潤(rùn)滑油加注孔的閥門(mén)，無(wú)法實(shí)施。增加了員工操作時(shí)間和工作量，且浪費(fèi)潤(rùn)滑油。

1.3.3 閥桿加保護(hù)套

給閥門(mén)閥桿加裝保護(hù)套，可以防止水從螺紋螺桿流入軸承盒，但是不能根本防止更多的水從軸承盒與銅套間隙進(jìn)入，無(wú)法解決根本問(wèn)題。

2 利用TRIZ理論對(duì)存在問(wèn)題的解

2.1 問(wèn)題的根本原因分析

通過(guò)對(duì)手動(dòng)平板閥傳動(dòng)裝置的功能性分析，我們認(rèn)為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與軸承盒間隙密封性能不足是進(jìn)水的根本原因。應(yīng)用因果鏈分析，閥門(mén)進(jìn)水后對(duì)傳動(dòng)裝置軸承的銹蝕是閥門(mén)存在問(wèn)題的主因。因此問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)是：由于密封不嚴(yán)，造成水進(jìn)入軸承，使閥門(mén)潤(rùn)滑油的乳化、止推軸承內(nèi)部銹蝕。因此需要完善執(zhí)行機(jī)構(gòu)防水密封性能，防止進(jìn)水實(shí)現(xiàn)100%密封是我們的最終理想，但是100%密封也將造成閥門(mén)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，因此理想解失去了意義。因此如何防止軸承進(jìn)水是我們解決的主要問(wèn)題。

2.2 利用TRIZ理論的技術(shù)及物理沖突解決方法對(duì)問(wèn)題的解

TRIZ理論物理沖突描述為：為了“防止軸承進(jìn)水”，需要對(duì)閥門(mén)“縮小運(yùn)行間隙，緊固各運(yùn)動(dòng)部件”;為了“完善軸承防水性能”，但又為了“確保閥門(mén)操作靈活可靠”?？紤]到該問(wèn)題參數(shù)“防進(jìn)水位置需要緊固、閥門(mén)操作需要靈活可靠”在不同的“空間”具有不同的特性，因此該沖突可以從“空間”上進(jìn)行分離。

結(jié)合技術(shù)沖突與物理沖突的原理，我們得到以下問(wèn)題解（表1）。

3 傳動(dòng)裝置防進(jìn)水裝置的研制

3.1 處理軸承盒進(jìn)水問(wèn)題的理論依據(jù)

對(duì)TRIZ理論為我們提供的問(wèn)題解逐步分析，我們放棄暫不可用的方法，利用以下可用方法進(jìn)行問(wèn)題處理：①在手輪下部間隙嵌套加入一個(gè)防水密封裝置;②在閥門(mén)閥桿銅套嵌套增加一個(gè)密封墊片;③改善銅套、軸承盒的密封質(zhì)量，增加密封墊子;④軸承盒開(kāi)孔排除進(jìn)水。

3.2 防進(jìn)水裝置的研制

針對(duì)問(wèn)題解，我們集思廣益，想到改變閥門(mén)手輪的結(jié)構(gòu)造型方法：在閥門(mén)手輪加工過(guò)程中，延長(zhǎng)手輪最底部輪廓邊沿，向下部裙式擴(kuò)散，將手輪下部形成一個(gè)防雨水罩，即防范了雨水進(jìn)入又避免了手輪低凹處積水從間隙進(jìn)入軸承盒，有效防止了軸承進(jìn)水的問(wèn)題（圖1）。

4 應(yīng)用效果

4.1 制作簡(jiǎn)單，操作安全性高

本裝置的出廠(chǎng)前就對(duì)手輪及防雨水罩進(jìn)行完整的一次性加工，或者對(duì)原有閥門(mén)的手輪進(jìn)行改裝，在軸承下部鉆小孔，即能達(dá)到防水和排水目的。改進(jìn)后的閥門(mén)開(kāi)、關(guān)操作與以前一致，操作安全性高。

4.2 應(yīng)用推廣情況

該研制方法，在原有閥門(mén)改進(jìn)裝置32套，已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)8口氣井的閥門(mén)改造中，經(jīng)過(guò)近2年的應(yīng)用，沒(méi)有出現(xiàn)閥門(mén)無(wú)法開(kāi)、關(guān)的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸培文.實(shí)用閥門(mén)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]張漢林.閥門(mén)手冊(cè)使用與維修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

作者簡(jiǎn)介：

何劍（1974- ），男，1992年參加工作，采氣工，高級(jí)技師，中國(guó)石油西南油氣田公司蜀南氣礦，一直以來(lái)從事氣田開(kāi)采及維護(hù)工作。