一种燃气调压器维修的专用装置设计

赵宏平 赵祥文 陈艳军

摘要：针对燃气管网中调压器结构均为曲面，维修过程中无法放置稳当问题，设计出一种燃气调压器维修的专用装置，该装置能用于多种型号的燃气调压阀维护，携带方便，高度可调，易于放置维护工具。

关键词：燃气调压器;专用装置;维修

0  引言

随着环保压力和技术进步，天然气大量投入使用，天然气管网也如同蜘蛛网一样在全国各地迅速蔓延，把燃气传送到千家万户以及商家和企业。所以保证管网的正常工作关系是燃气公司工作的重中之重，每年燃气公司需要花费大量的人力物力对管网进行检修和维护。而管网中燃气调压阀也叫燃气调压器，如图1所示，能自动改变调节的燃气流量，使出口燃气保持规定压力。所以燃气调压阀的维护是管网维护的重心，其维护的质量直接关系到千家万户的安全。

然而目前市面上还没有相关的维护辅助设备，调压阀的维护状况是，维护人员拆下调压阀放置在地上，在复杂的环境下，蹲在地上进行清洗检查等维护工作，如图2所示。由于调压阀品种较多，阀盖、阀体结构呈弧形并伴有各种凸台，所以放置不稳;而且阀盖的表面容易划伤，调压阀螺栓数量较多且锈蚀难拆卸，如图3所示，增加作业难度;并且管网千万条，调压阀众多，维护工作人员工作量大，只能蹲在地上不停地艰难地拆卸检修，不正常的工作姿势给维护人员的身体带来很多劳损。

针对上述各种问题，设计了一种燃气调压器维修的专用装置，共有以下结构：装置万能支撑结构，能支撑不同大小型号的圆弧调压阀体，能保护阀体表面;设计装置支撑回转结构，能在维护过程中转动阀体，方便拆卸阀体整圈螺栓;设计装置可调节高度的支撑腿结构，能灵活调节到维护工人舒服的工作高度。

1  初步方案设计

初步设计出辅助装置，由多个分散并且安装了高弹性聚合物的万能支架、推力球轴承的可旋转支座和可拆卸可调节的支撑脚三部分组成，如图4所示。

通过再次调研燃气调压阀的维护情况，对辅助装置进行三维建模，模拟维护燃气调压阀，发现初步方案中万能支架支撑的调压阀型号有限，需要改进支架结構，增加能调节径向位置的结构;支撑脚承受的压力有限，无法支撑≥15kg的调压阀;需要改进支撑脚的结构，提高强度，所以再次优化设计。

2  优化设计

优化改进设计后的维护燃气调压阀的辅助装置的结构如图5所示。

3  部分组件应力分析

设计的支撑机构组件，其包括固定在上底板上的电机和实现支撑件往返运动的传动组件，其中传动组件包括安装丝杠、联轴器、轴承座、电机底座、滑动螺母、支架、支撑板和柔性橡胶块。

按设计要求在三维软件上选取支撑机构组件的支架、支架与支撑板铰链连接的铆钉、旋转机构的上底盘和支架机构的防滑脚垫进行受力分析，这些零部件均是各个结构受力比较重要的结构。受力分析见图6、图7、图8、图9各个零件的形变量完全满足燃气调压器维护的辅助装置的维护使用要求。

4  强度校核

按设计要求对主要承受力的支撑结构进行受力分析，进行强度校核。如图10所示为支撑组件受力分析，如图11所示为伸缩支撑腿组件受力分析。

发现两组件的联接销轴受力易断裂，分别对两种销轴进行强度校核。

4.1 校核支撑组件的销轴强度

燃气公司常用调压阀极限重30kg，取g=10N/kg，取调压阀最大重量计算：

计算扭矩，画出扭矩图。如图14所示，得出最大扭矩Tmax=10N*m。

强度校核：

查表可知销轴允许抗剪强度应为178MPa，148.56MPa<178MPa

因此销轴强度足够。

4.2 校核支撑腿组件销轴强度

已知G′=33kg，g=10N/kg，查表可知μ=0.25

计算外力偶矩：

计算扭矩，得出最大扭矩Tmax=10.9N*m。

查表可知允许抗剪强度应为178MPa，161.93MPa<178MPa

因此销轴强度足够。

5  总结

辅助装置的样机研制出来后，打破燃气调压阀缺少维护装置的困境，解决不同型号调压阀维护过程中放置不稳的问题，解决工人长期蹲着维护的问题，解决维护过程中不停地转动调压阀的问题，并能保护阀体表面，减少燃气调压阀维护人员的劳动强度，提高企业维护燃气调压阀的工作效率，而且结构紧凑便于携带，并且经济实惠。

参考文献：

[1]雷岩，王玉玲，刘瑶，陈涛涛，苏峥，钱迪，高岷，李红浪.燃气调压器声发射信号特征与流量关系分析[J].管道技术与设备，2020（02）：34-36.

[2]郭裕祺，朱大令，何心.基于自编码器的调压器在线故障诊断方法[J].煤气与热力，2020，40（01）：20-23，45.

[3]唐婷，刘敏，于春风.基于Multisim的某型电压调节器的电路仿真研究[J].内燃机与配件，2018（20）：111-116.