一种大口径阀门减少驱动阻力的改进方式

刘明忠　李玉群　李润生

摘要：大口径电动、气动阀是化工行业中频繁使用的阀门之一，部分阀门尺寸超过DN600以上，在生产过程中一直保持常开或常闭状态，长期使用后，由于介质或零部件生锈会导致密封轴卡涩，会出现执行器无法正常驱动等情况，因生产制约，无法得到有效处理，更换执行器及单体维修成本费用较高，本文以我厂DN1200口径三偏心蝶阀为例进行改造前后的情况剖析，希望为读者起到借鉴作用。

关键词：蝶阀 密封轴 执行器 滑动轴承

引言：蝶阀是近十几年来发展最快的阀门品质之一，适用范圍较广，品种和规格不断扩大，并向高压、大口径、高密封性、等方向发展，主要有橡胶软密封、双偏心、三偏心几个种类，由于阀体价格较低，目前化工行业在大口径管道中使用较多，且多以对夹式、法兰式安装为主，因直径较短，在长期使用后，受管道挤压后，大口径蝶阀拆除维修较为困难，我厂空分装置压缩机出口放空蝶阀，口径为DN1200，悬空安装，在出现卡涩问题后，一直未得到有效处理，在未行成降低阻力方案以前，一直考虑更换更大力矩的执行器来解决此问题，但因造价较高，未得到具体实施。

一、阀门概况

我厂空分装置压缩机出口放空蝶阀，口径为DN1200，悬空安装，12年低开始运行，选用杨修电动执行器，原始设计扭力4000，在15年高负荷运转时，出现远程无法有效驱动情况，但手动可以正常开关，判断为设计原则扭力过小，随即购买了一台奥托克执行器，将扭矩扩大到6000，但在17年处又出现远程卡涩现象，因系统开车一直未进行检修。在17年9月进行大修时，将该阀门拆除进行外委修理，在检修中发现阀体上下轴未发现明显磨损，进行打磨及更换上下密封轴套后，安装上线，调试正常，后在开车期间依旧卡涩，在本次出现卡涩问题后，维修单位同样判断阀门执行器选择较小，在未形成降低阻力方案以前，一直考虑更换更大力矩的执行器来解决此问题，但因更大力矩执行器造价较高（大约10万元），未得到具体实施。后经反复探讨及询问其他阀门厂家此阀门出现的问题，未行程有效意见。

在18年3月，经结合实际的运行工况，我们发现该阀门正常运行时一直处于某种开度，长期不变，阀门运行的阻力主要集中在管道压差、上周密封环、下周固定环三处，经仔细分析后得知，造成阀门最大阻力的应为下轴的固定密封环处，该位置不但要承受阀门本身重量，更是阀门动作时主要的旋转轴，该轴在长时间运行后，必定出现锈蚀情况，从而不断加大了阀门的驱动力。因此提供一种减小电动阀密封轴摩擦和降低电动阀扭矩的结构，避免因阀门开关卡涩对系统运行造成影响的改进形式便诞生了。

二、改造构想

前期主要由以下几个方案进行实施，一个是将现有的碳钢连轴改为不锈钢形式，减少使用过程中的锈蚀摩檫；一个是加工下轴，减少硬密封的运行阻力。

当我们对原始碳钢轴进行拆除更换时，发现因整轴的锈蚀，连接阀体部分异常难以拆除，如果强行拆除，难免会对整个阀体造成损伤，因检修周期较短，没有足够的时间来制作新的阀体，此方案被取消执行。

经上报研究决定，将阀体上下硬密封驱动轴均改为轴承滑动形式，以减小电动执行器驱动力被认可进行实施。在结合了我厂多数电动阀的驱动特点后，最终采用了增加滑动轴承的形式来减少运动阻力，主要表现在以下几个方面：1、重新加工下固定轴，使用车床进行加工，使之可以放下滑动轴承。2、对阀门下轴进行机加工，将原有的密封钢环换为石墨环，并改变底座的密封形式。3、称重固定方式改为平面轴承形式，把旋转摩檫由硬密封钢环改为滑动轴承形式。经分厂研究决定，将阀体上下硬密封驱动轴均改为轴承滑动形式，以减小电动执行器驱动力。本实用新型为一种结构简单，安装维修方便，且能够有效减小电动阀密封轴摩擦，降低电动阀扭矩，降低设备维修费用和阀门投资，避免对系统运行产生影响，也提高了企业的竞争力。

三、实现的效果

经和维修团队充分沟通，并结合工艺条件及电动阀的运行特点，经4天时间，最终完成了滑动轴承的改型工作，并顺利安装调试，且一名操作工使用扳手即可转动阀体，较之前有较大改进，经过4次系统开停后，目前在生产期间远程控制未在出现卡涩现象，运行状况良好。主要的结构如下图1：

图中：1石墨盘根填料，2滑动轴承，3平面轴承下端盖，4平面轴承，5平面轴承上端盖，6轴承盖密封面，7电动阀下密封轴，8法兰螺栓，9下密封轴法兰盖

四、小结

正确的选择阀门形式，对保证装置安全生产，提高阀门寿命，提高长周期稳定运行是至关重要的一面，特别是在选用较大孔径阀门时，更应慎重考虑，蝶阀虽然结构简单，便于维护，生产成本较小，但出现问题后的维修策略值得我们思考，日常的维护保养显得尤为重要，适当的润滑，定期的维修保养是阀门长寿命运行的关键所在。

目前化工单位的大口径的蝶阀如在长期使用后，出现卡涩，多数选择的拆检解体维修，更有像前面说到的，不断加大设备驱动力，维修及设备更新的成本居高不下，对企业而言，不利于长周期的稳定运行，无法有效做到计划检修及成本管控，经实践证明，一些较大口径的蝶阀、球阀在出现卡涩，驱动不灵活时，如运行周期长，介质稳定，维护成本较高的情况下，可以通过本文的改造形式进行维修改进，可为较多企业减少更多的维护资金消耗。