一種大口徑閥門減少驅動阻力的改進方式

劉明忠　李玉群　李潤生

摘要：大口徑電動、氣動閥是化工行業中頻繁使用的閥門之一，部分閥門尺寸超過DN600以上，在生產過程中一直保持常開或常閉狀態，長期使用后，由于介質或零部件生銹會導致密封軸卡澀，會出現執行器無法正常驅動等情況，因生產制約，無法得到有效處理，更換執行器及單體維修成本費用較高，本文以我廠DN1200口徑三偏心蝶閥為例進行改造前后的情況剖析，希望為讀者起到借鑒作用。

關鍵詞：蝶閥 密封軸 執行器 滑動軸承

引言：蝶閥是近十幾年來發展最快的閥門品質之一，適用范圍較廣，品種和規格不斷擴大，并向高壓、大口徑、高密封性、等方向發展，主要有橡膠軟密封、雙偏心、三偏心幾個種類，由于閥體價格較低，目前化工行業在大口徑管道中使用較多，且多以對夾式、法蘭式安裝為主，因直徑較短，在長期使用后，受管道擠壓后，大口徑蝶閥拆除維修較為困難，我廠空分裝置壓縮機出口放空蝶閥，口徑為DN1200，懸空安裝，在出現卡澀問題后，一直未得到有效處理，在未行成降低阻力方案以前，一直考慮更換更大力矩的執行器來解決此問題，但因造價較高，未得到具體實施。

一、閥門概況

我廠空分裝置壓縮機出口放空蝶閥，口徑為DN1200，懸空安裝，12年低開始運行，選用楊修電動執行器，原始設計扭力4000，在15年高負荷運轉時，出現遠程無法有效驅動情況，但手動可以正常開關，判斷為設計原則扭力過小，隨即購買了一臺奧托克執行器，將扭矩擴大到6000，但在17年處又出現遠程卡澀現象，因系統開車一直未進行檢修。在17年9月進行大修時，將該閥門拆除進行外委修理，在檢修中發現閥體上下軸未發現明顯磨損，進行打磨及更換上下密封軸套后，安裝上線，調試正常，后在開車期間依舊卡澀，在本次出現卡澀問題后，維修單位同樣判斷閥門執行器選擇較小，在未形成降低阻力方案以前，一直考慮更換更大力矩的執行器來解決此問題，但因更大力矩執行器造價較高（大約10萬元），未得到具體實施。后經反復探討及詢問其他閥門廠家此閥門出現的問題，未行程有效意見。

在18年3月，經結合實際的運行工況，我們發現該閥門正常運行時一直處于某種開度，長期不變，閥門運行的阻力主要集中在管道壓差、上周密封環、下周固定環三處，經仔細分析后得知，造成閥門最大阻力的應為下軸的固定密封環處，該位置不但要承受閥門本身重量，更是閥門動作時主要的旋轉軸，該軸在長時間運行后，必定出現銹蝕情況，從而不斷加大了閥門的驅動力。因此提供一種減小電動閥密封軸摩擦和降低電動閥扭矩的結構，避免因閥門開關卡澀對系統運行造成影響的改進形式便誕生了。

二、改造構想

前期主要由以下幾個方案進行實施，一個是將現有的碳鋼連軸改為不銹鋼形式，減少使用過程中的銹蝕摩檫；一個是加工下軸，減少硬密封的運行阻力。

當我們對原始碳鋼軸進行拆除更換時，發現因整軸的銹蝕，連接閥體部分異常難以拆除，如果強行拆除，難免會對整個閥體造成損傷，因檢修周期較短，沒有足夠的時間來制作新的閥體，此方案被取消執行。

經上報研究決定，將閥體上下硬密封驅動軸均改為軸承滑動形式，以減小電動執行器驅動力被認可進行實施。在結合了我廠多數電動閥的驅動特點后，最終采用了增加滑動軸承的形式來減少運動阻力，主要表現在以下幾個方面：1、重新加工下固定軸，使用車床進行加工，使之可以放下滑動軸承。2、對閥門下軸進行機加工，將原有的密封鋼環換為石墨環，并改變底座的密封形式。3、稱重固定方式改為平面軸承形式，把旋轉摩檫由硬密封鋼環改為滑動軸承形式。經分廠研究決定，將閥體上下硬密封驅動軸均改為軸承滑動形式，以減小電動執行器驅動力。本實用新型為一種結構簡單，安裝維修方便，且能夠有效減小電動閥密封軸摩擦，降低電動閥扭矩，降低設備維修費用和閥門投資，避免對系統運行產生影響，也提高了企業的競爭力。

三、實現的效果

經和維修團隊充分溝通，并結合工藝條件及電動閥的運行特點，經4天時間，最終完成了滑動軸承的改型工作，并順利安裝調試，且一名操作工使用扳手即可轉動閥體，較之前有較大改進，經過4次系統開停后，目前在生產期間遠程控制未在出現卡澀現象，運行狀況良好。主要的結構如下圖1：

圖中：1石墨盤根填料，2滑動軸承，3平面軸承下端蓋，4平面軸承，5平面軸承上端蓋，6軸承蓋密封面，7電動閥下密封軸，8法蘭螺栓，9下密封軸法蘭蓋

四、小結

正確的選擇閥門形式，對保證裝置安全生產，提高閥門壽命，提高長周期穩定運行是至關重要的一面，特別是在選用較大孔徑閥門時，更應慎重考慮，蝶閥雖然結構簡單，便于維護，生產成本較小，但出現問題后的維修策略值得我們思考，日常的維護保養顯得尤為重要，適當的潤滑，定期的維修保養是閥門長壽命運行的關鍵所在。

目前化工單位的大口徑的蝶閥如在長期使用后，出現卡澀，多數選擇的拆檢解體維修，更有像前面說到的，不斷加大設備驅動力，維修及設備更新的成本居高不下，對企業而言，不利于長周期的穩定運行，無法有效做到計劃檢修及成本管控，經實踐證明，一些較大口徑的蝶閥、球閥在出現卡澀，驅動不靈活時，如運行周期長，介質穩定，維護成本較高的情況下，可以通過本文的改造形式進行維修改進，可為較多企業減少更多的維護資金消耗。