电动闸阀故障原因分析及对策

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2 0  ̄ 6期  09 总 第 16期  3

冶  金   动   力 

M翻 fI  I CALP  l R  A J RGI  I r E

电动 闸阀故 障原 因分析及对 策 

邵 云 生 

( 宝山钢铁股份有限公司能环部 上海 204) 091  

【 要】 摘 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 , 阀门的工作 状况 、 结合 结构形式 ,   分析 了铜螺母失效 的原 因 , 据现场实 际的工况 , 并根 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 , 从而延长铜螺母 的使 用寿命 。  

【 关键词 】 闸阀 ; 铜螺母 ; 磨损 ; 面  密封

【 中图分类号】1 7    

【 文献标识码】B  

【 文章编号】o6 66 (o 90 -070  1o. 7420 )602- 3

An lr so   i r   u e   fElc rc lGa eVa v   n   u t r a u e   ay i  fFal e Ca s so   e t ia   t   l e a d Co n e me s r s s u

一  

●  

SHAO  n h n   Yu -s e g

(e a m m o E e y ore adE v o m n l r et n fBac   o B ohnI n&S e C . t , ^ D p n e   n r   u s n   n i n e t   o c o   r hG . o a r f gS c  r aP t i o n , s o t l o Ld S   e  , .

2 04 , h a  091C i ) n

【 bt c]  pentn   l  le fh  tvl   ae  eno en   o m . A s atAc pr uo v v pa   e a   v c sdtb   r    s rt e r o     a a e tot g e a e e o ifc ia h ti  

B sdo   ok saea ds u tr f eg t av ,n ai  a s so t ec p e u  r  aye . n a e  nw r tt n  t cu eo t  aev e iv dc u e  f h  o p rn t r h l l weea lzd I  n

t m     e p rt g o dt n ,tempoe e t to  a 舀Vnacrigt s u tr    aig e s fh  eai   n io s h   rvm n  h dW r ot o nc i i me s e  codn     rcue f e n   ot o sl

s r c  f ev v   d sr c u eo t ec p e   u , Ot a e vc   f  f en t o l   ep oo g d  u f eo t   a e a   u t r  f  o p r t S   t r i el eo t   u   u d b   r ln e . a h l n t h n h s i h c

【 e od]a  v;opr u ar i ;e i   rc  K yw rsgtv ecpent bao san s f e ea l   ; s n l gu a 1 概 述 

宝钢现场所使用 的送水泵 出 口电动 阀是 日本  制造的 ,形式为暗杆楔式 电动闸阀 ,公称直径 4 0 5  ml数量共有 7台, i, l 由于使用时间较长 , 阀门的性能  有所下降 ,于 2 0 年 4月和 5 03 月分别将 4号、 5号  出口电动阀更换为国产件 。   自从 国产件更换 上以来 , 号 和 5 出 口电动  4 号 阀故障不 断, 铜套频 繁的出现磨 损、 剪断 ( 拔牙 ) 现 

坏铜套 的直观检查来看 , 其创 口并非完全是硬性磨  损, 而存在着明显的磨削变形 、 挤压变形 ( 见图 1 。 ) 

象, 致使闸板从阀杆 上脱落 , 闸板失控 , 导致阀 门无  法开启 。  

新 铜套 

脱落时铜套 

2 原 因分析 

从理论上讲 , 铜套在工作时是阀杆螺纹传递的 

图 1 新 旧铜套对 比图 

挤压力 、 磨削力和轴向剪切力等作用在铜套上而使 

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 , 使铜套单位面积所能承受 的载 

有效避免铜套 的磨损。但是 由于要保护阀  之损坏 , 但在实际生产中还存在着许 多因素 。比如  荷上升 , 铜套 的硬度不 能太高 , 而且 受到制造工艺和材  铜套加工质量不好 ( 牙形偏差大 、 光洁度差 、 铸造缺  杆 , 料 的限制 , 铜套 的硬度也不可能有极大的提高。   陷 )行程开关调整不当、 、 工作环境差等。   当然也可 以采取增加铜套螺纹 的厚度 , 即增加  通过对现场设 备损坏情况和实际工况的分析 ,  

认 为主要原 因应 该是 以下两 种 原 因之 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 、 阀门, 关 铜套的 

铜套 的磨损余量 , 同样可 以达到延长使用寿命 的 目   的, 只是方式方法 上较 为被动 , 并没 有从根本上解  决 问题 。  

二是阀门选 型不当。新更换阀门的阀板与阀座  处采用 的是双 楔硬密封形式 , 图 2 如 所示 , 双楔式 

螺纹就受到一次强烈的挤压磨削 , 而使传动螺纹磨 

削变形 , 强度下降, 最后导致铜套损坏 。通过对 已损 

冶  金   动  力  

MEr .. Gl L (WER AI I 1 瓜 CA P)  

20年第 6 09 期  总 第 16期  3

的密封形式 即 阀板 与 阀门 的两个 端 面都具有 一 定 的  斜度 。  

而 在 实 际使 用 中 由于 供 水 管 网主要 是 控 制压 

力, 在送水泵的流量与压力无法进行调节的情况下 ,   只能通过调节该阀门的开度来控制压力 , 故该 阀门  

在单项受压的情况下频繁动作 ,所以在短时间内铜 

套 完全 失效 也就 不足 为怪 了 。  

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 , 在一定程 

面 

度上可 以改善铜套 的啮合状况 。但是铜套的长度到  达了一定值后 , 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 ,加工精度不容  易控制 , 反而会导致螺纹受力集 中在几个齿上 , 使铜  套的受力条件更加恶化。  

3 对 策措施 

图 2 双 楔 硬 密 封 结 构 图 

理论上讲 采用双楔形 式 的阀门启 闭将较 为省  力, 因为阀板一旦开启 , 阀板上升后 , 阀板会立 即与  阀座脱离接触 ,在阀门开启和关 闭的过程中阀板与  阀门不接触 , 因此动作较为省力。 但是在实际的使用  过程中,由于阀门在开启和关闭的过程 中受到进 口  

通过对铜套材质和受力情况的分析和计算 , 第  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 。  

由于增加铜套长度的方法成本较高 , 以为 了 所   避免阀板在动作过程中产生偏移 ,最终还是对阀门  的结构进行了改进 ,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。  

处水流的冲击 , 阀板将向出口处偏移 , 由此造成阀板  顶部的铜套与阀杆的啮合产生变化 ,啮合的效果下 

降。铜套螺纹与阀杆螺纹在正常情况下应该如图 3   所示 , 螺纹是全面积进行接触的 , 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 , 接触  的面积大为下降 , 单位面积上所承受的力大幅上升 ,   远超 出螺纹表面强度所能承受 的范围,同时螺纹 的  顶部直接参与啮合 , 造成螺纹的磨损大为加速 , 使用  寿命显著下降。  

面 

图 5 单楔式 密封结构图 

在进水 口处密封面是倾斜的,在出水 口 处密封  面是平的。 采用这种形式的密封面 , 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 , 不受磨损 , 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, 而且在阀  板 的侧面还加装了导 向槽 , 阀板不会产生偏移。 故保  证 了铜套与 阀杆大面积的接触 ,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 , 阀门的出   水口处受水压作用 ,阀板与进 口处的倾斜密封面紧 

图 4 铜套与阀杆螺纹实际啮合图 

密接 触 。由 于在开 闭过 程 中 

( 下转第 3 2页)  

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3  2

ME L TA LUR C L I Ol A p vE   R

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装时应注意远离外界的电磁场源 , 以免影 响传感器 

的工作磁场及流量信号 , 传感器水平安装时 , 要求  两个电极的中心轴线处于水平状态 , 防止颗粒杂质  沉积 , 响 电极 工作 。测量 管 内应为 满管 , 影 不允许 大  量 气泡 通 过传 感 器 , 当不 能 满 足 条 件 时 , 采 取 相  应 应措施。为使仪表可靠地工作 , 提高测量精确度, 不  受外界寄生电势的干扰 , 传感器应有 良好的单独接 

地线 , 且接地电阻应 小于 1Q, O 尤其是安装在阴极  保护管道上时。 转换器应安装在符合其防护等级要 

意传感器安装高度对测 量数值的影响 , 并在显示数  值上加上传感器到测压点的高差转换成的压力值。   35 电导率仪 的 安装  。 电导率仪的电导池部分设 于水池 内, 其余部分  均设于水池上 。电导率仪的电导池应设置在远离冷  热水池补水管 的地方 , 距离补水管近的地方水质相  对较好 , 电导率值较低。电导池设置在离冷热水池  补水管近的地方 , 会造成对整个循环水系统水质判  断的不准确 , 从而对循环水 系统的加药 、 强制排污 

  求的场所 , 在满足安装环境 、 使用要求的前提下 , 转  等水质稳定工作带来影响。 换器与传感器之间的距离和连接电缆越短越好 , 以  4 小 结  节约投资 , 减少可能产生 的强电信号的干扰。   检测仪表 的好坏直接关系到工业循环冷却水  如选用超声 流量计要特别注意传感器的安装  系统的运行是否正常。在仪表 的选用时 , 从仪表的  误差、 管道内壁结垢、 防腐层均匀与否 , 这些因素对  性能 、 质量、 价格 、 备件情况 、 售后服务等方面进行  测量结果影响很大。另据超声流量计的测量原理 , 反复 比较。   要精确度高; 响应时间快 ; 出信号可为  输 只有流速分布均匀时才能保证测量的精确度。因此  模拟量或开关量( 根据实 际要求确定) ; 仪表的防护  超声波流量计不应设置在管路变化较大处。   33 温 度计 的安装  . 由于 工 业循 环 水 处 理 设 施 冷 热 水 池 内不 同的  水位或是不 同的平面位置之间的温度差别较大 ,   因 此建议温度计一般安装在循环冷却给回水管、 冷却 

等级应满足所在环境的要求 ,一般应不低于 I6 ; P5   现场监测仪表宜选用数显仪 ; 仪表的工作电源应独 

立, 不应和计算机共用 电源 , 以保证 发生故障和检  修时电源互不干扰 , 使各 自都能稳定可靠地运行 ;   应选 择能够提供可靠服务和有丰富经验 的仪表生 

塔进水总管上 , 以确保对循环水系统温度测量的准  确性。埋地管道上的温度计也可以设置在地下仪表 

井 内。   34 压力表 的安装  .

产厂商。  

收稿 日期 :09 0 — 2 20 — 2 1 

作者简介 : 金亚飚( 7 . -) 汉族 , 1 51 , 9 2 男, 同济大学环境工程学院给 

水排水工程专业本科毕业 。 学士学位 , 高级工程 师 / 注册公用设备工  程师 , 现从事钢铁企业 给排水设计工作。  

压力表在安装时 , 测压管进入传感器 以前应设  有阻尼装置 , 以利于测到稳定的压力数值 ; 还应注 

( 上接第 2 页) 该密封面不接触 , 8 不会磨损 , 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 阀来代替双楔闸阀, 但 

实际情况的限制 , 本文中所提到的闸阀也起到了一  定的控制流量 的作用 , 以在使用过程中动作较为  所 频繁 ,普通形式 的双楔闸阀和平板 闸阀均难以适 

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 , 长期使 用后密封效 

用。采用单楔式密封的阀门后 , 阀门铜套的寿命得  到了极大的提高 , 密封效果有 了极大的改善, 很好  的解决了现场的技术难题。  

收稿 日期 :o 9 0 一 1 2o — 7 O 

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, 然而由于受到生产工艺的要求和现场 

作者简介 : 邵云生( 98 )男,00 17一 , 20 年毕业于东北大学, 工程师,  

现从事机械设备技术管理工作 。  

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