許丙成，王勝利，陳 旭，蔣小林，孫爭收

（安徽馬鋼氣體科技有限公司，安徽馬鞍山 243000）

引言

某公司管網(wǎng)中壓氧氣截止閥在線運(yùn)行近三十年，多數(shù)閥門處于露天環(huán)境，因氧氣管網(wǎng)閥門特殊性，長期運(yùn)行，操作頻次較少，缺乏維護(hù)，不具備在線更換條件。在特種設(shè)備壓力管道新規(guī)要求下，壓力管道定期檢測中，發(fā)現(xiàn)在線閥門銹蝕嚴(yán)重、卡阻、閥桿漏氣等問題[1]。

1 閥門故障分析

廠區(qū)管網(wǎng)中壓氧氣截止閥為J41F 型（直通式法蘭連接截止閥），如圖1。啟閉件是塞形的閥瓣，密封面呈平面，閥瓣沿閥座的中心線做直線運(yùn)動(dòng)。閥桿的運(yùn)動(dòng)形式為升降旋轉(zhuǎn)桿式，可用于控制流體介質(zhì)的流動(dòng)。該類閥門的閥桿啟閉行程相對(duì)較短[2]。

圖1 J41F截止閥示意圖

1.1 閥門動(dòng)作阻力分析

(1)閥門關(guān)閉時(shí)，在手輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在軸承處齒輪與閥桿會(huì)產(chǎn)生摩擦，造成一定的徑向阻力，如圖2。

圖2 手輪處齒輪摩擦力

(2)閥門關(guān)閉時(shí)，填料密封會(huì)產(chǎn)生一定阻力，填料密封的機(jī)理是填料裝入填料腔以后，經(jīng)壓蓋螺絲對(duì)它作軸向壓縮，當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于填料的塑性，使它產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸，如圖3。

圖3 填料密封處轉(zhuǎn)動(dòng)徑向力

(3)閥門在關(guān)閉時(shí)，隨著閥瓣的下降，流體在閥瓣前后造成壓差，使閥瓣下降阻力增加。當(dāng)截止閥全關(guān)時(shí)，閥瓣前后壓差等于介質(zhì)工作壓力，阻力最大。再加以強(qiáng)制的密封力，使截止閥關(guān)閉瞬間所需操作力更大，如圖4。

圖4 閥門關(guān)閉時(shí)閥瓣阻力

1.2 閥門動(dòng)作異?？赡芤蛩胤治?/h3>

（1）閥門在全開時(shí)，氣體流動(dòng)使閥瓣經(jīng)常受沖蝕腐壞。

（2）密封填料會(huì)在長期運(yùn)行過程中受到磨損、浸蝕、老化、干涸等因素的影響,密封性能下降而導(dǎo)致滲漏。

（3）填料密封需良好的潤滑和適當(dāng)?shù)膲壕o。若潤滑不良，或壓得過緊都會(huì)使油膜中斷，造成填料與軸之間出現(xiàn)干摩擦，最后導(dǎo)致燒軸和出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。

（4）閥門長期處在露天情況下，經(jīng)過日曬雨淋，會(huì)使閥門齒輪、閥桿固定平面軸承、連接桿縫隙等連接處產(chǎn)生銹蝕、有雜物等情況，導(dǎo)致閥門動(dòng)作困難。

（5）平面軸承傳動(dòng)方式的手動(dòng)閥，不適于長期動(dòng)作較少的露天環(huán)境。

2 在線處理閥門問題

2.1 閥門初步處理

截止閥門現(xiàn)場動(dòng)作和檢查，發(fā)現(xiàn)問題有，盤根壓得太緊、閥桿與閥桿螺母絲扣損壞、手輪、閥桿、軸承銹蝕嚴(yán)重，無法動(dòng)作。針對(duì)這些問題，在線最簡單的采取措施是對(duì)盤根壓蓋螺栓調(diào)整，進(jìn)行來回試動(dòng)；解決手輪處支撐平面軸承摩擦力的問題；對(duì)外部銹蝕部分進(jìn)行除銹清理和對(duì)支撐平面處添加氟氯油為期2 周時(shí)間用以潤滑處理。采取措施后，部分截止閥門依然卡阻，無法動(dòng)作。

2.2 閥門新技術(shù)

因初步處理效果不佳，部分氧氣管網(wǎng)截止閥仍無法正常操作，隱患依然存在。因此，嘗試在線更換閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)管網(wǎng)截止閥進(jìn)行在線隱患攻堅(jiān)。

采用的新型氧氣截止閥門是內(nèi)平衡式氧氣截止閥，齒輪箱（見圖5）采用一對(duì)圓錐齒輪副傳動(dòng)，所有的錐齒輪均采用高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)鋼并經(jīng)特殊處理，通過高強(qiáng)度的推力組件承受來自閥門閥桿的推力，具有結(jié)構(gòu)緊湊、強(qiáng)調(diào)高、承受推力大、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)，且是全封閉結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到IP68 防護(hù)等級(jí)，適應(yīng)各種環(huán)境，采用二硫化鉬潤滑脂，保證各嚙合部位永久潤滑無泄漏，無需更換潤滑脂。對(duì)操作輕便、靈活和“零”泄漏的密封要求方面有獨(dú)到之處。

圖5 新型齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 在線更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)，解決閥門故障

該公司管道整改碰接新建南北區(qū)域聯(lián)通主管，需關(guān)閉氣體公司內(nèi)編號(hào)V346 閥門。因閥門操作卡阻，經(jīng)前期嘗試潤滑、減壓處理無成效。采用新型閥門執(zhí)行傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更換舊執(zhí)行傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，首先對(duì)閥門支架進(jìn)行精細(xì)尺寸測量，依據(jù)尺寸采購新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場施工，對(duì)V346 閥門支撐架進(jìn)行切割，向上旋轉(zhuǎn)退出舊支撐架及執(zhí)行結(jié)構(gòu)，對(duì)底座，閥體、閥桿、壓蓋等結(jié)構(gòu)進(jìn)行清理，進(jìn)行新支架安裝，用螺栓連接安裝新齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。原卡阻閥門改造后可輕易操作。后期陸續(xù)完成滿足條件的12只截止閥門改造，均在管網(wǎng)正常使用。

2.4 閥門問題解析

拆檢舊閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)過程極其困難。從全部拆檢部件發(fā)現(xiàn)，閥門無法正常動(dòng)作主要因?yàn)榕f傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)保持架和滾珠銹蝕嚴(yán)重，致使閥桿卡阻，無法正常動(dòng)作。

2.5 總結(jié)在線更換閥門經(jīng)驗(yàn)

（1）現(xiàn)場更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要進(jìn)行切割閥座支架，需做好一切安全防范措施，如消防設(shè)備、消防車、救護(hù)車。

（2）現(xiàn)場閥門需由專業(yè)人員進(jìn)行測量，對(duì)閥門支架高度、寬度、厚度、螺栓孔位置大小等進(jìn)行精細(xì)測量確認(rèn)，針對(duì)實(shí)際尺寸進(jìn)行新執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造。見圖6截止閥支撐架測量圖。

圖6 截止閥支架測量示意圖

（3）在線更換的閥門支架是連接式即螺栓連接，現(xiàn)場操作能對(duì)支架進(jìn)行切割旋轉(zhuǎn)退出支架及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一體式支架閥門不能在線施工操作。

（4）確保在線更換閥門是全開狀態(tài)，切割支架，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與螺桿分離后，管內(nèi)介質(zhì)會(huì)頂開閥門，容易造成安全隱患，所以要求閥門為全開狀態(tài)。

（5）同等規(guī)格的閥門的制造也會(huì)存在差別，每一只閥門尺寸都有細(xì)微差別，所以每一只閥門處理更換須對(duì)應(yīng)一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，否則會(huì)出現(xiàn)尺寸不對(duì)應(yīng)，螺桿滑桿，閥門關(guān)不到位等一系列情況。

3 科學(xué)的閥門操作和維護(hù)

（1）在線運(yùn)行的截止閥，各種閥件應(yīng)齊全、完好。螺紋桿紋理完好、法蘭和支架上的螺栓不可缺少，并要求運(yùn)行班組或?qū)I(yè)維保單位定期檢查緊固。

（2）對(duì)長期不需要?jiǎng)拥脑诰€閥門進(jìn)行每月不低于2 次的定期加油工作，由運(yùn)行班組或?qū)I(yè)維保單位定期加氟氯油，確保閥門的潤滑性能。

（3）對(duì)長期全開不需要?jiǎng)拥墓芫W(wǎng)閥門，每月由運(yùn)行班組或?qū)I(yè)維保單位小幅度靈敏性檢查動(dòng)作1至2次，每次不大于1/2圈。

（4）每月進(jìn)行管道、閥門的專業(yè)巡檢，檢查確保填料壓蓋無歪斜或無預(yù)緊間隙。有問題時(shí)及時(shí)安排運(yùn)行班組或?qū)I(yè)維保單位進(jìn)行修正處理，檢查填料是否過時(shí)失效，如有損壞應(yīng)及時(shí)編制實(shí)際可行方案進(jìn)行更換。

（5）對(duì)容易受到雨雪、灰塵、風(fēng)沙等影響環(huán)境中的閥門,閥門需要安裝保護(hù)罩。

（6）嚴(yán)格執(zhí)行良好的檢查和維護(hù)制度。

4 總結(jié)

系統(tǒng)科學(xué)地對(duì)閥門進(jìn)行選型與匹配，以及有一套完善的閥門維護(hù)保養(yǎng)措施，是保證公司內(nèi)長期不動(dòng)作的閥門，在需要時(shí)能確保靈活動(dòng)作的重要因素。因此我們在日常生產(chǎn)運(yùn)行中應(yīng)正確和有序有效地維護(hù)保養(yǎng)和保護(hù)閥門，使閥門正常發(fā)揮功能并且延長閥門使用壽命。