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1、概述

　　閘閥以其耐壓、耐溫(高低溫) 、耐腐蝕(多種材料配置) 、具備雙向密封功能、耐磨損和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各類工業(yè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的開(kāi)啟與關(guān)閉,為系統(tǒng)的穩(wěn)定與控制發(fā)揮了重要的作用。

2、分類

　　以國(guó)產(chǎn)常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)的明桿閘閥的閘板形式分類(新結(jié)構(gòu)未列入) ,其主要有Z40、Z41、Z42和Z44等結(jié)構(gòu)(圖1) 。用戶選型時(shí)應(yīng)以工況要求為原則,參考選擇合適型號(hào)。并在安裝、調(diào)試和維護(hù)等方面規(guī)范操作,以避免或杜絕事故的發(fā)生。 

3、常見(jiàn)事故

3.1、閥桿斷裂或變形

(1)斷裂

　　閥桿斷裂一般發(fā)生在上下螺紋根部,此處截面積小,易出現(xiàn)應(yīng)力集中及超標(biāo)現(xiàn)象。尤其當(dāng)工作條件較大地偏離設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)。如某電廠曾多次發(fā)生DN175電動(dòng)閘閥開(kāi)啟后閥桿梯型螺紋退刀槽處拉斷的事故。調(diào)查發(fā)現(xiàn),閥門(mén)的閥蓋預(yù)緊螺母松動(dòng),閥蓋上移,閥桿螺母卡住,顯然這是電裝行程調(diào)試過(guò)位,保護(hù)力矩過(guò)大引起的事故。

　　另一類閥桿斷裂事故則發(fā)生于開(kāi)啟瞬間。表現(xiàn)為閘板尚未脫離閥座,閥桿即在上或下螺紋根部斷裂。其原因通常認(rèn)為是閘板卡住,這其實(shí)只是部分原因或次要原因。一個(gè)重要原因是閥體中腔關(guān)閉后的異常升壓,亦即閥門(mén)關(guān)閉后,封閉于上下游兩側(cè)密封面之間的中腔流體壓力遠(yuǎn)高于上游壓力的現(xiàn)象。

　　產(chǎn)生這種現(xiàn)象有兩種原因。其一中腔流體被上游流體加熱升溫發(fā)生膨脹,導(dǎo)致壓力劇烈升高。其二閘板關(guān)閉瞬間流體封閉于中腔,無(wú)法外流,中腔空間被閥桿進(jìn)一步擠壓,由于液體的可壓縮性十分有限,也會(huì)使壓力劇增,這一現(xiàn)象尤其易發(fā)生在發(fā)電廠的Z962類主給水閘閥上。同時(shí),其異常升壓一般會(huì)成幾何級(jí)數(shù)增加,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)閥桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)極限。

(2) 變形

　　閥桿彎曲一般出現(xiàn)在電動(dòng)閥門(mén)電裝調(diào)試不當(dāng)時(shí), 如關(guān)閉力矩過(guò)大又未設(shè)行程保護(hù)或失調(diào)等, 其對(duì)閥門(mén)的破壞非常大。

3.2、泄漏

(1) 外漏

　　閥門(mén)殼體一般采用鑄件加工。雖然鍛件可以代替鑄件用于高溫高壓工況, 但受工藝或成本的限制, 大規(guī)格殼體通常用鑄件制造。由于鑄件存在氣孔、夾渣、裂紋、縮松和疏松等大量缺陷, 這些缺陷在閥門(mén)的運(yùn)行中會(huì)隨時(shí)暴露, 成為威脅安全運(yùn)行的隱患。某電廠2007年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明, 閥門(mén)外漏事故中, 37%為殼體鑄造缺陷引發(fā)。其余則為閥桿、中法蘭及端法蘭密封出現(xiàn)故障引發(fā)。

　　密封件損壞也將導(dǎo)致系統(tǒng)介質(zhì)大量外漏。如閥桿密封處外漏一般由填料壓板的活節(jié)螺栓未及時(shí)壓緊引起, 一旦發(fā)生常導(dǎo)致重大事故。另一個(gè)原因是閥桿表面因處理工藝或材料選擇不當(dāng)被介質(zhì)腐蝕或填料不合格腐蝕了閥桿密封表面。閥桿上下運(yùn)動(dòng)會(huì)由其表面銹蝕處帶出填料微粒, 反復(fù)多次即出現(xiàn)填料間隙泄漏, 此時(shí)如維護(hù)不當(dāng), 高壓或高速介質(zhì)在極短時(shí)間內(nèi)將填料沖出, 形成泄漏。同樣, 以石墨不銹鋼絲纏繞材料作密封件的高壓自緊密封閥門(mén)及以不銹鋼帶石墨纏繞墊的中法蘭密封閥門(mén)亦應(yīng)防止此類情況的發(fā)生。再一個(gè)原因也常引起介質(zhì)的大量外漏, 即填料壓蓋與閥桿間配合間隙過(guò)大, 閥桿上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中, 會(huì)因間隙過(guò)大反復(fù)摩擦填料帶出微末, 終使填料壓緊比壓下降, 導(dǎo)致泄漏。

(2) 內(nèi)漏

　　引起閥門(mén)內(nèi)漏的原因很多, 新閥門(mén)運(yùn)行不久即發(fā)生內(nèi)漏和關(guān)不到位, 應(yīng)為密封面夾雜異物。因此新安裝閥門(mén)產(chǎn)品投運(yùn)前認(rèn)真檢查, 仔細(xì)沖管可減輕這類事故的發(fā)生。

3.3、閘板故障

(1) 卡塞

　　閘板卡塞表現(xiàn)為閘板卡在閥體中腔導(dǎo)軌側(cè), 甚至與閥桿脫離, 主要因設(shè)計(jì)制造不良引發(fā), 如導(dǎo)軌接觸寬度過(guò)短或過(guò)長(zhǎng), 導(dǎo)軌表面粗糙等。當(dāng)閘板卡塞在閥座中, 而閥桿強(qiáng)行上提時(shí), 常常出現(xiàn)閘板T形槽斷裂或變形, 避開(kāi)“異常升壓”因素, 另有溫差與關(guān)閉力兩大原因值得注意。典型的溫差工況如閥門(mén)在冷態(tài)關(guān)閉熱態(tài)后再打開(kāi), 由于閥桿受熱膨脹伸長(zhǎng)使閘板進(jìn)一步壓緊, 增大閘板的關(guān)閉力矩,導(dǎo)致閘板楔住。如熱態(tài)關(guān)閉, 冷態(tài)打開(kāi)時(shí), 由于兩側(cè)閥座熱變形引起襠寬變大, 冷態(tài)則收縮變小, 從而導(dǎo)致閘板楔住。上述兩種狀態(tài)如伴隨“關(guān)閉力”過(guò)大, 即關(guān)得過(guò)緊, 如電裝驅(qū)動(dòng)調(diào)試不當(dāng)或不適當(dāng)?shù)厥褂迷隽�機(jī)構(gòu)如扳手或杠桿等, 則發(fā)生閘板楔住的幾率增大。

(2) 撞裂

　　閘板撞裂(或底部變形) 主要出現(xiàn)在Z944 /Z964平行板式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中, 閘板底部直接撞擊閥體底部時(shí)發(fā)生, 多由于電動(dòng)閥門(mén)電裝調(diào)試不當(dāng), 關(guān)閉行程未設(shè)限位或限位失靈時(shí)極易發(fā)生。

(3) 密封面裂紋

　　密封面裂紋主要出現(xiàn)在合金鋼材料的閥門(mén)中,常常由于工藝不合理導(dǎo)致。合理選材及合理控制焊接工藝參數(shù)可避免。

4、分析與對(duì)策

4.1、設(shè)計(jì)與制造

　�、賴�(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)閘閥無(wú)開(kāi)度標(biāo)識(shí)要求, 普通閥門(mén)只能憑手感判斷開(kāi)度, 這在許多場(chǎng)合不盡合理。建議閥桿端部設(shè)計(jì)限位裝置, 防止閥門(mén)過(guò)度關(guān)閉。

　�、陂y桿強(qiáng)度多處減弱, 承載能力降低。如螺紋退刀槽根部等, 這些部位在中腔異常升壓時(shí)常常先斷裂。建議DN 350以上電動(dòng)閥門(mén)閥桿直徑應(yīng)適當(dāng)加大, 同時(shí)加工裝配應(yīng)提高支架上下同軸度, 并合理選擇電動(dòng)裝置的啟閉力矩值。

　�、郜F(xiàn)行閘閥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)中腔異常升壓現(xiàn)象未涉及, 未提出設(shè)計(jì)內(nèi)旁路或外旁路的要求, 導(dǎo)致升壓無(wú)法泄放, 使用中常出現(xiàn)事故。建議溫差較大時(shí), 采用平板閥門(mén)為宜。

　�、懿捎娩X青銅制造閥桿螺母時(shí), 當(dāng)電裝轉(zhuǎn)速較快或啟閉較頻繁時(shí)會(huì)很快磨光螺紋牙面, 導(dǎo)致閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作。建議設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增多牙數(shù), 有效潤(rùn)滑,并定期維護(hù)更換。對(duì)于重要閥門(mén)應(yīng)采用合理的填料密封組合, 重要的配合面間隙(如自緊密封閥門(mén)的閥體與閥蓋的配合間隙、閥桿與填料壓蓋的配合間隙、填料壓蓋與閥蓋配合間隙等) 和位置公差(如閥蓋與支架的上下同軸度、法蘭螺孔位置度等) 應(yīng)嚴(yán)格控制。

　�、菹抻谀壳暗墓に囁�平, 建議重要的高溫高壓閥門(mén)殼體采用全鍛鋼或鍛焊結(jié)構(gòu)制造。閥門(mén)的零部件材料應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用、檢測(cè)和處理。

　�、迣�(dǎo)軌加工時(shí)應(yīng)去除棱角, 兩側(cè)保留充分的結(jié)合面, 以保證閘板嚴(yán)重偏移也不會(huì)脫離導(dǎo)軌。

　　⑦選擇合適的密封面材料和硬度匹配, 加工中保證表面粗糙度、平面度和吻合度符合要求。閥桿表面處理要達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 以防其表面銹蝕、腐蝕或鍍層早期脫落。

4.2、安裝與調(diào)試

　�、俳ㄗh在重要的高壓大口徑閥門(mén)上下游間增加旁路裝置以降低啟閉壓差, 減輕啟閉瞬間閘板對(duì)密封面的擦傷, 同時(shí)有利于減小電裝力矩, 降低制造成本。

　　②中腔安裝安全閥是控制異常升壓的有效措施, 既可保護(hù)閥門(mén)啟閉件, 又能維護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。另外在上游側(cè)與中腔間安裝外旁路或閘板上游一側(cè)開(kāi)泄壓孔均是有效的可行手段。

　�、酃艿罌_洗應(yīng)徹底, 以免管內(nèi)雜物(如鐵屑,焊渣, 焊條頭, 螺母等) 軋傷密封面。

　�、芡扑]閘閥閥桿垂直向上安裝, 傾斜安裝會(huì)增加閘板卡住的幾率。水平安裝時(shí)應(yīng)有安裝支架支撐電裝, 并在安裝時(shí)校正閥桿。

　�、蓦妱�(dòng)閘閥安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)由專業(yè)人員認(rèn)真按要求操作。開(kāi)啟行程過(guò)大或保護(hù)力矩過(guò)高的后果是拉斷閥桿或閥桿螺母卡住等。正確的做法是用手輪調(diào)定開(kāi)啟位置, 用力矩保護(hù), 一般保護(hù)力矩控制在20% ～30%。關(guān)閉行程過(guò)大, 啟閉力矩過(guò)大的后果是閘板在閥座中楔住, 而啟閉力矩過(guò)大則可能導(dǎo)致拉斷閥桿、閘板T 形槽斷裂、閥桿螺母卡住等。

　　正確的做法是用手輪調(diào)定關(guān)閉位置后適當(dāng)上提閘板1～3mm (主要對(duì)高壓閥門(mén)) , 這樣可避免中腔異常升壓導(dǎo)致的開(kāi)啟力矩過(guò)大。平板閘閥關(guān)閉行程過(guò)大常常會(huì)撞裂(或變形) 閘板。調(diào)試時(shí)調(diào)定其關(guān)閉行程位置即可, 并不需過(guò)大的關(guān)閉力矩。

4.3、運(yùn)行與維護(hù)

　�、俳ㄗh啟閉力矩大于400N ·m 的閥門(mén)應(yīng)采用增力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì), 如齒輪機(jī)構(gòu)、撞擊手輪、帶軸承的閥桿螺母等。電裝選型時(shí)應(yīng)預(yù)留30% ～50%的力矩裕度, 不推薦采用氣動(dòng)型楔式閘閥。

　　②自緊密封設(shè)計(jì)的閥門(mén)運(yùn)行一段時(shí)間后應(yīng)再緊固預(yù)緊螺栓, 防止壓力波動(dòng)時(shí)閥蓋下沉引起介質(zhì)外漏, 沖出自密封圈。運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)對(duì)填料壓緊螺栓和中法蘭壓緊螺栓進(jìn)行正常維護(hù), 及時(shí)緊固。對(duì)軸承機(jī)構(gòu)、各類螺紋處定期潤(rùn)滑, 及時(shí)去除灰塵污垢。定期動(dòng)作試驗(yàn)(重要閥門(mén)應(yīng)經(jīng)常啟閉測(cè)試其動(dòng)作性能, 防止銹蝕卡澀, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患) , 定期檢修(重要閥門(mén)應(yīng)定期檢修, 檢查維護(hù)其密封面、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、密封圈等重要關(guān)鍵部位) ,建立設(shè)備維護(hù)記錄檔案。

5、結(jié)語(yǔ)

　　設(shè)計(jì)、制造、選型、安裝、調(diào)試和維護(hù)等方面相結(jié)合, 才能保證閥門(mén)產(chǎn)品的安全使用, 避免重大事故發(fā)生, 保證產(chǎn)品及工藝流程的安全運(yùn)行, 從而延長(zhǎng)設(shè)備壽命, 延長(zhǎng)檢修周期, 節(jié)省維修及生產(chǎn)成本, 提高企業(yè)效率。