設備工況條件對機械設備（泵，閥）選型的影響

李佳

摘? 要：機械設備選型是保證所有設備可以實現正常生命周期運轉的基礎，在產品生產工藝不斷改進的前提下，產品在選用、應用方面的提升顯得尤為重要，其中設備選型起著至關重要的作用。只有充分理解影響選型的關鍵因素，才能真正提高設備的使用壽命。

關鍵詞：機械設備;選型;工況;泵;閥

中圖分類號：TK17? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0052-02

Abstract： Mechanical equipment selection is the basis of making sure that all the equipment work normally， which is becoming more and more important when the mechanical technique improves a lot lately. If we want to improve the cycle life of equipment， we have to understand the key factor well.

Keywords： mechanical equipment; product selection; condition; pump; valve

1 概述

產品選型錯誤通常會使產品不能正常的發揮應有的價值，導致此問題出現的原因有很多方面，接下來，結合本人多年從事機械設備選型的經驗，談談設備工況對選型的影響。

2 設備工況的具體內容

了解工況信息是選型的第一步，也是最重要的一步。設備的使用工況主要包含以下幾個方面：介質種類及成分分析，介質流量，工作溫度，工作壓力，開關頻率，操作方式等。

3 影響選型的工況分析

介質種類及成分，會決定我們選擇什么形式的泵或閥門及其過流部件的材質選擇。比如介質為巧克力，這是一種帶有粘性、不宜高速攪動的介質，且只需正常輸送，不需提高很大的揚程，故而應該選用容積式泵，像是齒輪泵，而非離心泵（離心泵和容積式泵是泵的兩大主要形式）。再比如國內眾多的海水淡化項目，介質為濃海水時，氯離子的含量非常高，此時選擇設備的材質時需選用雙相鋼或以上的材質，再或者是一些帶有特殊防腐涂層的過流部件材質，普通的不銹鋼對于濃鹽水的介質來說，腐蝕會較嚴重[1-2]。

流量通常會決定設備的口徑選擇，通過專業的選型計算軟件，可以方便的計算出所需設備口徑大小。

工作溫度和工作壓力通常結合在一起討論，根據各材質的溫度-壓力曲線（ANSI B 16.34標準里有詳細描述），在實際的工作溫度的條件下，選擇設備所需的壓力等級以及材質。尤其是低溫或者高溫的工況。不應只考慮工作壓力，而忽略介質的工作溫度，要知道設備的壓力等級的選擇，是與這兩個條件息息相關的[3]。

開關頻率同樣決定著產品的使用壽命，這點可能被大多數技術選型人員所忽略。比如有些閥門可以使用20或30年，因為它只是常開或常閉狀態，基本不需要動作。而有些閥門，從安裝到使用可能只用了一個星期，因為它需要每小時開關一次。所以在選型初期了解設備的開關頻率是非常重要的，針對開關比較頻繁的設備，選擇更為耐用的產品型式，而對于常開的閥，我們通常還需要考慮下閥座的耐沖刷性問題[4]。

操作方式的正確選擇，常常會解決現場操作人員的難題。比如頻繁操作的設備或者安裝位置復雜的設備都應該選擇自動控制，而非人來操作，這樣不但解放了現場人員，同時也增加了操作的穩妥性，避免漏動作，或者錯誤操作的狀況發生。

案例分析1：

設備使用地點：臨沂某熱力公司現場;設備使用介質：高溫蒸汽;設備簡介：焊接三偏心蝶閥，金屬密封，碳鋼材質，壓力PN25，DN300-500;設備數量：20臺;現場出現的問題為：閥門無法正常開關，需要操作人員使用撬棍轉動齒輪箱，且開關過程中閥門內部發出很大的金屬摩擦聲。

我司派出技術人員現場勘察，發現問題有：（1）設備安裝在地下，每次開關，操作人員需要彎腰到地下坑洞中，站在管道上操作，而介質的溫度不同于常規的供熱項目，而是200°C左右的蒸汽，而管道外部雖包裹了保溫材料，管道外層溫度依然到150°C左右，操作環境非常惡劣（見圖1，坑洞中的設備）。（2）打開齒輪箱后發現，齒輪箱里的潤滑脂已全部流光，渦輪蝸桿處在干磨的狀態，且渦輪蝸桿因為暴力開關已經磨損嚴重。（3）閥門的密封面已經遭到破壞，出現了很多劃痕。

我們分析了產生這些問題的原因，其中造成出現問題的關鍵便是對現場工況的不了解，首先，對介質溫度的掌握不正確，前期沒有了解到介質的實際操作溫度，故而齒輪箱的潤滑脂選擇并不是耐200°C的高溫潤滑脂，從而導致潤滑脂受熱流失。齒輪箱出現干磨，而現場卻選擇用撬棍強硬操作，從而導致齒輪箱內部出現磨損。密封面的磨損則是因為閥門前端的過濾裝置出現問題，導致一些雜質流到的閥門處，造成密封面的刮傷。解決辦法便是選擇加長脖頸的閥門結構設計，將齒輪箱更換為耐高溫的電動來操作，且修復下前端的過濾裝置，方法很簡單，但是如果前期的沒有充分的了解工況，是無法做到精準的選型工作的。

案例分析2：

設備使用地點：吳忠電廠;設備簡介：DN1000，工作壓力PN16，重錘液控蝶閥，安裝在間接空冷塔放水管道;設備數量：4臺;現場出現的問題為：4臺閥門均已安裝在管道上，閥門的開啟和關閉可以正常進行，但是2臺閥門存在內漏問題。

原因分析：據我公司技術員分析可能存在兩種原因：（1）閥門雖然在密封位但閥板密封圈與閥座之間密封不嚴密，存在間隙;（2）閥板密封圈與閥座之間夾雜異物致使密封副之間存在間隙。

由于閥門在出廠時進行了嚴格的閥門壓力測試，不會存在密封不嚴密的現象，由此我司人員判定閥門密封副之間夾雜了異物。但此管道沒有設置“人孔”，無法觀察到管道內部情況。經我司人員與電廠施工人員商議對管道進行沖刷清洗。在對管道進行了 5 次沖洗后，關閉存在內漏的兩臺閥門，進行上水打壓，內漏現象依然存在。

經與現場施工人員及電廠人員共同商議，決定將管道割開一個“人孔” （見圖2，人孔），觀察管道內閥門的情況。在割開第一個管道“人孔”后發現閥門法蘭與管道法蘭之間的金屬纏繞墊片被部分沖散，金屬圈纏繞在閥板上致使閥門在密封位仍然存在間隙（見圖3，金屬纏繞墊片損壞），此為閥門存在內漏的根本原因。

解決：我司人員進入管道將纏繞在閥板上的金屬圈進行清理，然后將“人孔”重新焊接在管道上（見圖4，清理出來的墊片，見圖5，重新焊好的人孔）。

從此示例可以看出出現此問題的原因部分在現場施工人員將墊片裝歪導致部分墊片進入管道，或者閥門法蘭與管道法蘭有錯位現象，導致部分纏繞墊進入管道，無論哪種原因，其實我們是有辦法可以在選型初期規避掉的，石墨纏繞墊片只有在高溫工況才會需要，而且因為石墨很容易受到沖刷，所以它對現場安裝的是否規范性有很嚴格的要求。因此在常規工況，并不建議選用石墨纏繞墊片，或者我們可以選擇使用增加金屬內環及對中環的金屬纏繞墊或者使用非金屬墊片，這樣類似此種問題就不會出現了。類似示例還有很多，同樣都是因為選型的問題造成后續很多不必要的維修作業。

4 結束語

隨著社會經濟的發展，機械行業所要求的設備會更加注重對品質的要求，而提高產品的品質，不光需要設備制造廠的努力，同樣需要參與設備應用過程中人員素質與知識水平的不斷提高，相信隨著我國人員的知識程度的不斷提高，最終一定可以提高整個機械行業設備的不斷改進。

參考文獻：

[1]關醒凡.現代泵技術手冊[M].北京：宇航出版社，1995.

[2]左景伊，左禹.腐蝕數據與選材手冊[M].北京：化學工業出版社，1995.

[3]贊裴R.W.閥門選用手冊[M].北京：中國閥門行業協會，1981.

[4]J.Kemplay.閥門用戶手冊[M].北京：中國通用機械閥門行業協會，1992.