閥門可靠性技術研究現狀和展望

摘 要：由于閥門在系統中的應用越來越重要，這就要求對閥門的可靠性提出更高的要求，所以研究閥門的可靠性就成了現階段的要點。分析閥門的可靠性、設計閥門的可靠性、并對設計出來的閥門進行試驗，不斷提高閥門的可靠性，本文就上述方面分析現時代閥門可靠性技術存在的問題，具有的優勢以及發展的前景，今后對閥門的研究將致力于去除失控閥門安全隱患的研究、試驗閥門的可靠性和研究其評估方法，并建立相應數據庫進行分析，使閥門可靠性研究更為完善。

關鍵詞：可靠性；閥門；原因；研究

中圖分類號：TE927+.7 文獻標識碼：A

1 對閥門的可靠性進行分析

1.1 閥門為什么會失效

研究人員必須先對數據進行收集，分析失效的閥門后再著手研究怎樣使閥門更加可靠。美國的一個公司曾經就閥門的可靠性進行了分析，此分析是在空軍的資助下進行的，它把閥門失效的原因總結為以下幾種：

1.1.1 受振動和噪音的影響知識失效。失效原因：振動會使固定閥門的基座產生劇烈搖晃，從而帶動閥門的振動，這是振動會使閥門失效的原因之一；有些閥門內部由于設計不好會使液體流動時產生強烈的振動感，這是振動使閥門失效的原因之二；再有就是內部的彈簧彈度不夠，不能及時發送出信號，造成振動現象，這是其三。第四恰與第三個原因相反，彈簧彈度過大也會引起失效現象；第五是共振現象。

1.1.2 卡滯。第一，某些化學因素會使閥門的導桿和導向件產生巨大摩擦，從而阻礙閥門活動，這里的化學因素包括設備的污染和腐蝕等。第二，是由物理印務造成的阻礙閥桿活動以至使閥門失效，這里的物理因素包括閥桿由于某些因素變彎，變形，填充物過多或者太緊都會導致閥桿變形。

1.1.3 壓力的波動會使閥門失效。失效原因：彈簧彈度過大或者過軟都會影響閥門的工作壓力從而影響閥門的有效使用，阻尼作用太弱，或者出現不及時清理的現象堵塞阻尼孔，閥門接口的接觸不好也會影響，再就是我們熟悉的共振現象發生。

1.1.4 外部滲漏以及內部滲透都會造成閥門失效。失效原因：由于一些化學因素造成接觸不密合，比如腐蝕、物理因素比如劃痕和磨損，沒有及時清理存在污染物；彈簧嚴重變形，起不到該有的作用；緊固件松弛，造成接觸不足；需要密封裝件的沒有做到緊密封鎖；活動零件之間有污染物從而引起閥門的閥桿和閥座偏離太多。

1.1.5 閥體本身的破裂使閥門失效。失效原因：構成閥體的材料質量沒有保證，內部出現了很多諸如氣孔砂眼等問題，局部的強度被降低了；本就存在小細痕的閥門，由于碰撞使其加大；強行安裝閥門，可能會由于受力不均勻使閥門破裂；外部環境對閥門也是個大的影響因素，它會使閥門振動從而產生裂痕；注意對閥體的保養，低溫會對其造成損害。

2 設計可靠性的閥門

由于為管道系統選擇最適合的閥門顯得非常重要，所以，了解閥門的聽及選擇閥門變得重要起來。閥門是否可靠與很多階段都有緊密的聯系，像生產制造，使用裝備等各個階段。但最基本可靠性的閥門還要取決于其設計。我們知道設計的是否合理是有和重要的作用的，它不僅可以可以保證設備的正常運行，提供最佳的工作性能還能延長設備的使用年限。也可以說閥門的可靠性就靠閥門的設計來決定，因為設計是閥門是否可靠的一項固有屬性，生產制造部門的工作就算再縝密再完善不過是錦上添花，大的方向已經定了。因此，如果想要設計出一個合理且可靠的閥門就要對其設計進行嚴格把關。

2.1 閥門設計的特點

2.1.1 因為設計狀況決定閥門是否可靠，所以在對閥門進行設計時，要考慮的因素是相當多的。綜合考慮閥門的功能與特點從以下幾個方面對閥門進行設計：工作試運行時不存在卡澀狀況，可靠穩定；基于振動會使閥門失效考慮，設計時要有很強的抗振功能；強度夠大；可快速運行；損失小；抗壓性能強；密封效果好。

2.1.2 對不同環境下工作的閥門進行設計時，需要充分考慮閥門可靠性設計中的不同影響因素。比如設計高溫條件下工作的閥門必須考慮材料不同的熱膨脹系數。C.W.Lawton提出閥門在高溫情況下要考慮高溫應力和蠕變疲勞對各個部件的作用和影響。

2.1.3 閥門強度可靠性設計的方法逐漸從安全系數法發展向應用概率統計方法。

3 提高閥門可靠性的措施

3.1 結構改進措施

3.1.1 改進導桿/閥芯的形狀或角度，減小流動介質的沖刷，防止腐蝕。

3.1.2 優化閥體內部腔線型的設計，使介質流動性能穩定。

3.1.3 通過對閥門零部件設計的改進，可以達到消除卡滯、改善密封性、減小振動和噪聲、減輕腐蝕和磨損的目的。

3.2 材料改進措施

3.2.1 通過熱處理工藝來改變閥門零部件材料的成分或內部結構，提高閥門的強度。

3.2.2 采用噴焊、熔覆、噴涂等技術使零部件表面耐磨損能力提高。

3.2.3 采取化工等防護措施，解決引起閥門損壞主要原因之一的腐蝕問題。

3.3 其它措施

3.3.1 保證閥門本身的清潔和控制介質的清潔是提高閥門可靠性的關鍵措施。

3.3.2 在保證材料、技術等前提下，進行閥門使用過程的定期預防檢查調校（確定檢查周期，這里指的是一般情況下很少用到的那些閥門），以便及早發現存在的問題。

3.3.3 閥門安裝的位置盡量靠近控制對象，以減少不必要的連接管和配件，安裝過程中避免強力安裝，以免產生局部應力。

4 閥門可靠性研究發展方向

4.1 把閥門作為系統進行可靠性分析，應用FMEA、FMECA和FrA等分析方法，深人研究閥門的失效模式和失效原因，將影響可靠性的因素盡量發現并消除在早期設計階段。

4.2 一方面將更為先進的設計手段和技術運用到閥門的設計中來，另一方面必須將可靠性設計的理念融入到閥門的設計過程當中，閥門可靠性的提高要從設計開始。

4.3 深入研究閥門的失效機理，使閥門故障現象的研究逐步從定性到定量，尤其是密封性和振動/噪聲的理論分析。

4.4 閥門系統大都屬于典型的機械串聯系統，而且可靠度要求比較高。針對這一特點，尋找合適的可靠性分配方法，實現閥門各零部件可靠度的合理分配。

4.5 國外可靠性元件數據庫系統建立比較完善，相對而言國內較為落后。因此，必須運用閥門研制、試驗和使用過程中記錄的各個方面的性能數據，建立閥門的可靠性數據庫，輔助閥門的可靠性分析、設計、試驗，使閥門的可靠性研究進一步規范化和程序化。

4.6 隨著科學技術的發展，閥門的可靠性不斷提高，在試驗及使用中經常出現無故障情形。為了解決閥門可靠性試驗中小子樣、無故障情形下的可靠性評估問題，要充分利用經驗和先驗信息，形成適用于閥門可靠性、壽命的評估方法。

總之，閥門的主要失效模式為卡滯、泄漏和振動，應當從理論和工程的角度對這三種失效模式的失效機理進行深入研究，找出提高可靠性的方法。加強閥門研制、試驗、使用過程中的數據采集，閥門失效機理的理論研究、閥門可靠性試驗與評估和閥門可靠性數據庫的建立是今后閥門可靠性研究的重點內容。

參考文獻

[1]韓斐，宋筆鋒，喻天翔，崔衛民.閥門可靠性技術研究現狀和展望[J].機床與液壓，2008.

[2]劉魁.基于標準的閥門網絡化制造信息系統應用研究.[D].濟南大學，2007.