设备工况条件对机械设备（泵，阀）选型的影响

李佳

摘  要：机械设备选型是保证所有设备可以实现正常生命周期运转的基础，在产品生产工艺不断改进的前提下，产品在选用、应用方面的提升显得尤为重要，其中设备选型起着至关重要的作用。只有充分理解影响选型的关键因素，才能真正提高设备的使用寿命。

关键词：机械设备;选型;工况;泵;阀

中图分类号：TK17         文献标志码：A         文章编号：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

产品选型错误通常会使产品不能正常的发挥应有的价值，导致此问题出现的原因有很多方面，接下来，结合本人多年从事机械设备选型的经验，谈谈设备工况对选型的影响。

2 设备工况的具体内容

了解工况信息是选型的第一步，也是最重要的一步。设备的使用工况主要包含以下几个方面：介质种类及成分分析，介质流量，工作溫度，工作压力，开关频率，操作方式等。

3 影响选型的工况分析

介质种类及成分，会决定我们选择什么形式的泵或阀门及其过流部件的材质选择。比如介质为巧克力，这是一种带有粘性、不宜高速搅动的介质，且只需正常输送，不需提高很大的扬程，故而应该选用容积式泵，像是齿轮泵，而非离心泵（离心泵和容积式泵是泵的两大主要形式）。再比如国内众多的海水淡化项目，介质为浓海水时，氯离子的含量非常高，此时选择设备的材质时需选用双相钢或以上的材质，再或者是一些带有特殊防腐涂层的过流部件材质，普通的不锈钢对于浓盐水的介质来说，腐蚀会较严重[1-2]。

流量通常会决定设备的口径选择，通过专业的选型计算软件，可以方便的计算出所需设备口径大小。

工作温度和工作压力通常结合在一起讨论，根据各材质的温度-压力曲线（ANSI B 16.34标准里有详细描述），在实际的工作温度的条件下，选择设备所需的压力等级以及材质。尤其是低温或者高温的工况。不应只考虑工作压力，而忽略介质的工作温度，要知道设备的压力等级的选择，是与这两个条件息息相关的[3]。

开关频率同样决定着产品的使用寿命，这点可能被大多数技术选型人员所忽略。比如有些阀门可以使用20或30年，因为它只是常开或常闭状态，基本不需要动作。而有些阀门，从安装到使用可能只用了一个星期，因为它需要每小时开关一次。所以在选型初期了解设备的开关频率是非常重要的，针对开关比较频繁的设备，选择更为耐用的产品型式，而对于常开的阀，我们通常还需要考虑下阀座的耐冲刷性问题[4]。

操作方式的正确选择，常常会解决现场操作人员的难题。比如频繁操作的设备或者安装位置复杂的设备都应该选择自动控制，而非人来操作，这样不但解放了现场人员，同时也增加了操作的稳妥性，避免漏动作，或者错误操作的状况发生。

案例分析1：

设备使用地点：临沂某热力公司现场;设备使用介质：高温蒸汽;设备简介：焊接三偏心蝶阀，金属密封，碳钢材质，压力PN25，DN300-500;设备数量：20台;现场出现的问题为：阀门无法正常开关，需要操作人员使用撬棍转动齿轮箱，且开关过程中阀门内部发出很大的金属摩擦声。

我司派出技术人员现场勘察，发现问题有：（1）设备安装在地下，每次开关，操作人员需要弯腰到地下坑洞中，站在管道上操作，而介质的温度不同于常规的供热项目，而是200°C左右的蒸汽，而管道外部虽包裹了保温材料，管道外层温度依然到150°C左右，操作环境非常恶劣（见图1，坑洞中的设备）。（2）打开齿轮箱后发现，齿轮箱里的润滑脂已全部流光，涡轮蜗杆处在干磨的状态，且涡轮蜗杆因为暴力开关已经磨损严重。（3）阀门的密封面已经遭到破坏，出现了很多划痕。

我们分析了产生这些问题的原因，其中造成出现问题的关键便是对现场工况的不了解，首先，对介质温度的掌握不正确，前期没有了解到介质的实际操作温度，故而齿轮箱的润滑脂选择并不是耐200°C的高温润滑脂，从而导致润滑脂受热流失。齿轮箱出现干磨，而现场却选择用撬棍强硬操作，从而导致齿轮箱内部出现磨损。密封面的磨损则是因为阀门前端的过滤装置出现问题，导致一些杂质流到的阀门处，造成密封面的刮伤。解决办法便是选择加长脖颈的阀门结构设计，将齿轮箱更换为耐高温的电动来操作，且修复下前端的过滤装置，方法很简单，但是如果前期的没有充分的了解工况，是无法做到精准的选型工作的。

案例分析2：

设备使用地点：吴忠电厂;设备简介：DN1000，工作压力PN16，重锤液控蝶阀，安装在间接空冷塔放水管道;设备数量：4台;现场出现的问题为：4台阀门均已安装在管道上，阀门的开启和关闭可以正常进行，但是2台阀门存在内漏问题。

原因分析：据我公司技术员分析可能存在两种原因：（1）阀门虽然在密封位但阀板密封圈与阀座之间密封不严密，存在间隙;（2）阀板密封圈与阀座之间夹杂异物致使密封副之间存在间隙。

由于阀门在出厂时进行了严格的阀门压力测试，不会存在密封不严密的现象，由此我司人员判定阀门密封副之间夹杂了异物。但此管道没有设置“人孔”，无法观察到管道内部情况。经我司人员与电厂施工人员商议对管道进行冲刷清洗。在对管道进行了 5 次冲洗后，关闭存在内漏的两台阀门，进行上水打压，内漏现象依然存在。

经与现场施工人员及电厂人员共同商议，决定将管道割开一个“人孔” （见图2，人孔），观察管道内阀门的情况。在割开第一个管道“人孔”后发现阀门法兰与管道法兰之间的金属缠绕垫片被部分冲散，金属圈缠绕在阀板上致使阀门在密封位仍然存在间隙（见图3，金属缠绕垫片损坏），此为阀门存在内漏的根本原因。

解决：我司人员进入管道将缠绕在阀板上的金属圈进行清理，然后将“人孔”重新焊接在管道上（见图4，清理出来的垫片，见图5，重新焊好的人孔）。

从此示例可以看出出现此问题的原因部分在现场施工人员将垫片装歪导致部分垫片进入管道，或者阀门法兰与管道法兰有错位现象，导致部分缠绕垫进入管道，无论哪种原因，其实我们是有办法可以在选型初期规避掉的，石墨缠绕垫片只有在高温工况才会需要，而且因为石墨很容易受到冲刷，所以它对现场安装的是否规范性有很严格的要求。因此在常规工况，并不建议选用石墨缠绕垫片，或者我们可以选择使用增加金属内环及对中环的金属缠绕垫或者使用非金属垫片，这样类似此种问题就不会出现了。类似示例还有很多，同样都是因为选型的问题造成后续很多不必要的维修作业。

4 结束语

随着社会经济的发展，机械行业所要求的設备会更加注重对品质的要求，而提高产品的品质，不光需要设备制造厂的努力，同样需要参与设备应用过程中人员素质与知识水平的不断提高，相信随着我国人员的知识程度的不断提高，最终一定可以提高整个机械行业设备的不断改进。

参考文献：

[1]关醒凡.现代泵技术手册[M].北京：宇航出版社，1995.

[2]左景伊，左禹.腐蚀数据与选材手册[M].北京：化学工业出版社，1995.

[3]赞裴R.W.阀门选用手册[M].北京：中国阀门行业协会，1981.

[4]J.Kemplay.阀门用户手册[M].北京：中国通用机械阀门行业协会，1992.