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上海沪工阀门厂(集团)有限公司

沪工阀门

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摘要:主要根据使用中闸阀阀板上铜螺母短时间内迅速失效的情况o⊙⊙ω⊙ ▼,结合阀门的工作状况⊙ω⊙、结构形式o⊙⊙ω⊙ ▼,分析了钢螺母失效的原因o⊙⊙ω⊙ ▼,并根据现场实际的工况o⊙⊙ω⊙ ▼,从阀门密封面的结构和铜螺母的结构形式上提出了改进的方法o⊙⊙ω⊙ ▼,从而延长铜螺母的使用寿命?!-!﹏▊。

关键词闸阀钢螺母磨损密封面

1 概述

某厂现场所使用的送水泵出口电动阀是日本制造的o⊙⊙ω⊙ ▼,形式为暗杆楔式电动闸阀o⊙⊙ω⊙ ▼,公称直径 450mmo⊙⊙ω⊙ ▼,数量共有 7 台o⊙⊙ω⊙ ▼,由于使用时间较长o⊙⊙ω⊙ ▼,阀门的性能有所下降o⊙⊙ω⊙ ▼,于 2003 年 4 月和 5 月分别将 4 号⊙ω⊙、5 号出口电动阀更换为国产件?!-!﹏▊。自从国产件更换上以来o⊙⊙ω⊙ ▼,4 号和 5 号出口电动阀故障不断o⊙⊙ω⊙ ▼,铜套频繁的出现磨损⊙ω⊙、剪断(拔牙)现象o⊙⊙ω⊙ ▼,致使闸板从阀杆上脱落o⊙⊙ω⊙ ▼,闸板失控o⊙⊙ω⊙ ▼,导致阀门无法开启?!-!﹏▊。

2 原因分析

从理论上讲o⊙⊙ω⊙ ▼,铜套在工作时是阀杆螺纹传递的挤压力⊙ω⊙、磨削力和轴向剪切力等作用在铜套上而使之损坏o⊙⊙ω⊙ ▼,但在实际生产中还存在着许多因素?!-!﹏▊。比如铜套加工质量不好(牙形偏差大⊙ω⊙、光洁度差⊙ω⊙、铸造缺陷)⊙ω⊙、行程开关调整不当⊙ω⊙、工作环境差等?!-!﹏▊。

通过对现场设备损坏情况和实际工况的分析o⊙⊙ω⊙ ▼,认为主要原因应该是以下两种原因之一:

yabo官网 一是传动螺纹的表面所承受的载荷大于本身表面承受载荷的设计值?!-!﹏▊。每一次开⊙ω⊙、关阀门o⊙⊙ω⊙ ▼,铜套的螺纹就受到一次强烈的挤压磨削o⊙⊙ω⊙ ▼,而使传动螺纹磨削变形o⊙⊙ω⊙ ▼,强度下降o⊙⊙ω⊙ ▼,最后导致铜套损坏?!-!﹏▊。通过对已损坏铜套的直观检查来看o⊙⊙ω⊙ ▼,其创口并非完全是硬性磨损o⊙⊙ω⊙ ▼,而存在着明显的磨削变形⊙ω⊙、挤压变形(见图 1)?!-!﹏▊。

图 1 新旧铜套对比图
图 1 新旧铜套对比图

yabo官网 针对这种情况可以采取提高铜套质量的办法来增加铜套的强度o⊙⊙ω⊙ ▼,使铜套单位面积所能承受的载荷上升o⊙⊙ω⊙ ▼,有效避免铜套的磨损?!-!﹏▊。但是由于要保护阀杆o⊙⊙ω⊙ ▼,铜套的硬度不能太高o⊙⊙ω⊙ ▼,而且受到制造工艺和材料的限制o⊙⊙ω⊙ ▼,铜套的硬度也不可能有极大的提高?!-!﹏▊。

当然也可以采取增加铜套螺纹的厚度o⊙⊙ω⊙ ▼,即增加铜套的磨损余量o⊙⊙ω⊙ ▼,同样可以达到延长使用寿命的目的o⊙⊙ω⊙ ▼,只是方式方法上较为被动o⊙⊙ω⊙ ▼,并没有从根木上解决问题?!-!﹏▊。

二是阀门选型yabo官网不当?!-!﹏▊。新更换阀门的阀板与阀座处采用的是双楔硬密封形式o⊙⊙ω⊙ ▼,如图 2 所示o⊙⊙ω⊙ ▼,双楔式的密封形式即阀板与阀门的两个端面都具有一定的斜度?!-!﹏▊。

图 2 双楔硬密封结构图
图 2 双楔硬密封结构图

理论上讲采用双楔形式的阀门yabo官网启闭将较为省力o⊙⊙ω⊙ ▼,因为闷板一旦开启.阀板上升后.阀板会立即与阀座脱离接触o⊙⊙ω⊙ ▼,在阀门开启和关闭的过程中阀板与阀门不接触o⊙⊙ω⊙ ▼,因此动作较为省力?!-!﹏▊。但是在实际的使用过程中o⊙⊙ω⊙ ▼,由于阀门在开启和关闭的过程中受到进口处水流的冲击o⊙⊙ω⊙ ▼,阀板将向出口处偏移o⊙⊙ω⊙ ▼,由此造成阀板顶部的铜套与阀杆的啮合产生变化o⊙⊙ω⊙ ▼,啥合的效果下降?!-!﹏▊。铜套螺纹与阀杆螺纹在正常情况下应该如图 3 所示o⊙⊙ω⊙ ▼,螺纹是全面积进行接触的o⊙⊙ω⊙ ▼,而双楔式的闸阀在动作过程中螺纹实际的接触情况如图 4 所示o⊙⊙ω⊙ ▼,接触的面积大为下降o⊙⊙ω⊙ ▼,单位面积上所承受的力大幅上升o⊙⊙ω⊙ ▼,远超出螺纹表面强度所能承受的范围o⊙⊙ω⊙ ▼,同时螺纹的顶部直接参与啮合o⊙⊙ω⊙ ▼,造成螺纹的磨损大为加速.使用寿命显著下降?!-!﹏▊。

图 3 铜套与阀杆螺纹正常啮合图
图 3 铜套与阀杆螺纹正常啮合图
图 4 铜套与阀杆螺纹实际啮合图
图 4 铜套与阀杆螺纹实际啮合图

yabo官网 而在实际使用中由于供水管网主要是控制压力o⊙⊙ω⊙ ▼,在送水泵的流盆与压力无法进行调节的情况下o⊙⊙ω⊙ ▼,只能通过调节该阀门的开度来控制压力o⊙⊙ω⊙ ▼,故该阀门在单项受压的情况下频繁动作o⊙⊙ω⊙ ▼,所以在短时间内铜套完全失效也就不足为怪了?!-!﹏▊。

yabo官网 针对这种情况可以采用增加铜套长度的方法?!-!﹏▊。增加铜套的长度可以改善铜套的导向性o⊙⊙ω⊙ ▼,在一定程度上可以改善铜套的啥合状况?!-!﹏▊。但是铜套的长度到达了一定值后o⊙⊙ω⊙ ▼,改善导向作用的效果将不再明显?!-!﹏▊。同时铜套尺寸过长后会造成加工困难o⊙⊙ω⊙ ▼,加工精度不容易控制o⊙⊙ω⊙ ▼,反而会导致螺纹受力集中在几个齿上o⊙⊙ω⊙ ▼,使铜套的受力条件更加恶化?!-!﹏▊。

3 对策措施

通过对铜套材质和受力情况的分析和计算o⊙⊙ω⊙ ▼,第一种传动螺纹的表面所承受的载荷大于本身表面承受载荷的设计值的情况可以排除.因此造成铜套短期内迅速失效的原因就应该是选型不当造成的?!-!﹏▊。

yabo官网 由于增加铜套长度的方法成本较高o⊙⊙ω⊙ ▼,所以为了避免阀板在动作过程中产生偏移o⊙⊙ω⊙ ▼,最终还是对阀门的结构进行了改进o⊙⊙ω⊙ ▼,将原来的双楔式密封面改为如图 5 所示的单楔式密封形式?!-!﹏▊。

图 5 单楔式密封结构图
图 5 单楔式密封结构图

在进水口处密封面是倾斜的o⊙⊙ω⊙ ▼,在出水口处密封面是平的?!-!﹏▊。采用这种形式的密封面o⊙⊙ω⊙ ▼,在阀门的开闭过程中.阀板受进口处水流的冲击作用.进口处的倾斜密封面脱离接触o⊙⊙ω⊙ ▼,不受磨损o⊙⊙ω⊙ ▼,阀板沿着出口处的平面上下运动.由于有出口处的平面作为依靠o⊙⊙ω⊙ ▼,而且在阀板的侧面还加装了导向槽o⊙⊙ω⊙ ▼,阀板不会产生偏移?!-!﹏▊。故保证了铜套与阀杆大面积的接触o⊙⊙ω⊙ ▼,有效降低了螺纹单位面积上所承受的力?!-!﹏▊。而在阀门关闭以后o⊙⊙ω⊙ ▼,阀门的出水口处受水压作用o⊙⊙ω⊙ ▼,阀板与进口处的倾斜密封面紧密接触?!-!﹏▊。由于在开闭过程中该密封面不接触o⊙⊙ω⊙ ▼,不会磨损o⊙⊙ω⊙ ▼,长期使用后阀门的密封效果也不会下降?!-!﹏▊。

当然也可以使用平板闸阀yabo官网来代替双锲闸阀o⊙⊙ω⊙ ▼,但是平板闸阀本身造价就高.同时启闭所需扭矩也较大.需要对电动执行机构进行更换.成本较高?!-!﹏▊。而且平板闸阀密封面的磨损也较大o⊙⊙ω⊙ ▼,长期使用后密封效果下降较快?!-!﹏▊。

4 结束语

闸阀本应该是在管路系统中起到截止和开放介质作用的o⊙⊙ω⊙ ▼,然而由于受到生产工艺的要求和现场实际情况的限制o⊙⊙ω⊙ ▼,本文中所提到的闸阀也起到了一定的控制流量的作用o⊙⊙ω⊙ ▼,所以在使用过程中动作较为频繁o⊙⊙ω⊙ ▼,普通形式的双楔闸阀和平板闸阀均难以适用?!-!﹏▊。采用单楔式密封的阀门后o⊙⊙ω⊙ ▼,阀门铜套的寿命得到了极大的提高o⊙⊙ω⊙ ▼,密封效果有了极大的改兽o⊙⊙ω⊙ ▼,很好的解决了现场的技术难题?!-!﹏▊。


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