一種進口切閥的故障判斷與處理方法

張貽立

（四川攀鋼梅塞爾氣體產品有限公司，四川攀枝花 617023）

0 引言

四川攀鋼梅塞爾氣體產品有限公司3#，4#空分分子篩切閥為西班牙歐賓羅斯公司出品的MP型3連桿閥，屬于連桿蝶閥，2套空分系統分子篩切閥共16臺，運行近10 a后，其中2臺切閥開關出現不同程度的滯后或卡頓，延長分子篩程序切換時間，影響空分正常運行。

1 故障現象及在線處理

（1）故障現象。2013年3月，運行部反應4#空分V1201和V1202切閥卡頓現象不斷加劇，夜晚環境溫度較低時，切閥冷吹完畢后按正常程序無法開啟，需要人員用榔頭敲擊氣動執行機構才能使閥開啟。

（2）在線處理。檢查并調整氣缸儀表氣進氣壓力、清洗過濾減壓器，但2個閥的卡頓現象沒有改善。檢查氣缸活塞環是否存在泄漏，在確認活塞環無泄漏且進排氣暢通情況下，適當調整氣缸活塞桿與閥桿主軸間力臂長度，使氣缸傳遞給閥桿主軸的力矩達最大值（圖1）。為確保空分正常生產，在2臺分子篩均壓過程中適度調長活塞桿力臂，即逆時針旋轉調整螺栓，并反復開關閥板，直觀判斷沒有卡頓現象發生。

2 解體檢查

4#空分 V1201和V1202閥通過在線處理后平穩運行近6個月，閥門開啟又出現卡頓現象，白天基本正常開關，半夜后卡頓現象嚴重，當閥不能自動開啟時，分子篩無法切換使用和再生，需使用撬棍輕輕撬動傳動機構的連桿，閥門才能開啟。再次在線調長活塞桿力臂，2個閥的卡頓現象沒有改善。

圖1 調整螺栓

2013年11月，空分停機大修期間，將V1201和V1202閥落地，把V1201閥連接原儀表氣源，電腦控制閥門開關多次，可以看到閥板在剛開啟時滯后 2 s，閥板開度20°左右又有輕微卡頓，同時發現3個連桿軸套與軸一起轉動，另外3個連桿軸套不轉動（圖2）。軸套為與空氣直接接觸的自潤滑運動副，限位螺栓徑向限位后不應轉動。拆卸2個連桿及閥板，發現6個軸套均有不同程度磨損，最嚴重的是隨軸一起轉動的3個軸套，局部已經磨損穿孔（圖3），限位螺栓無法限制軸套徑向轉動。

綜合分析可知，連桿蝶閥閥板開關過程中主軸所需驅動力矩用公式（1）計算。

圖2 閥體及3連桿機構

式中T——驅動力矩，Nm

D——閥板直徑，m

△P——閥板兩側介質壓差，MPa

R——主軸偏心距，m

Q——閥板自重，N

f——鉸鏈（軸套）間的摩擦因數

k——安全系數，一般取1.1～1.2

由公式（1）可知，當3連桿機構的6個軸套異常磨損且隨軸轉動后，摩擦因數f變大，產生的額外摩擦力成為閥板開啟的阻力，主軸所需驅動力矩增大，而氣缸執行機構輸出的活塞力保持不變，故閥板開啟過程出現卡頓現象。

3 處理措施

針對V1201切閥存在的軸套磨損穿孔問題，需要更換6個軸套，因原軸套材料無法查證，選用能自潤滑且不易生銹的黃銅棒料加工軸套，按舊件尺寸軸向長度20 mm，內圓柱面直徑 20 mm，裝配間隙（0.02～0.04）mm，外圓柱面直徑26 mm，裝配間隙（0.01～0.03）mm，確保3連桿機構傳力的靈活性和平穩性。更換6個軸套和限位螺栓（圖4）后恢復閥板及連桿安裝，氣動開關該閥多次，無滯后和卡頓現象。按同樣方法檢查處理V1202切閥，確保無負荷狀態下閥門開關靈活。

圖3 磨損的軸套

4 處理效果

4#空分V1201和V1202切閥維修后交付運行使用，無論白天和夜晚都沒有發生卡頓現象，已經連續平穩運轉4 a多，無任何異常故障發生，處理方法及效果理想，為公司節省采購閥門費用50萬元人民幣。

圖4 新軸套及限位螺栓