手動平板閘閥傳動裝置防進水裝置研制與應用

何劍　金墊慶　李忠良　楊雪梅　胡勇

摘 要：手動平板閘閥是現在采輸氣生產現場最常見的閥門之一，但是在使用過程中這種閥門執行機構長期暴露在露天，雨水會沿著傳動裝置軸承盒與閥桿螺母之間的間隙浸入軸承盒內，造成潤滑油變質，使止推軸承銹蝕，從而導致閥門開關困難，特別是南方多雨濕潤氣候地區尤為嚴重。本文針對手動平板閘閥傳動軸承容易進水造成安全隱患的情況，通過利用TRIZ理論開展的一系列原理分析，找到問題關鍵點，最終得出防止液態水進入手動平板閘閥傳動軸承的有效方法。

關鍵詞：手動平板閘閥;防進水裝置

0 引言

手動平板閘閥（以上簡稱閘閥）是采氣生產一線場站最為常見的一種閥門，在工藝流程中主要是切斷氣流的作用。目前在生產現場應用仍然較為普遍，特別是DN300以下的不需要自動控制的管路閥門。但是閘閥屬于露天工作環境，下雨及高濕度的四川氣候對閥門外觀、機械傳動部件有較大的腐蝕作用，并且傳動裝置不能實現密封的結構。一旦傳動裝置被雨水等長期浸泡、銹蝕，閥門就難以打開或關閉。最終可能形成安全風險，引發事故。

1 結構、原理及存在問題

1.1 結構、原理

閘閥原理：傳動裝置一般通過轉動手輪，帶動閥桿上下移動，將連接在閥桿上的閘板提升或下降，從而切斷閥體管路通道，實現閥門打開和關閉。當反時針方向轉動手輪時，用鍵與手輪固定在一起的閥桿螺母隨之轉動，從而帶動閥桿與閥桿連在一起的閘板上升，閥體通道被打開，氣體由閥體的一端流向另一端;相反，順時針方向轉動手輪時，閥桿和閘板下降，閥門將關閉。閥座采用O形密封圈和預緊力的浮動閥座結構，使閥門進出口雙向實現完全密封。

1.2 存在問題

手動平板閥傳動裝置處于露天工作環境，軸承套與閥桿之間存在明顯間隙，一般手輪最低部位（積水部位）恰好在軸承套間隙上方，為外來水流入軸承創造了條件。銅套與閥桿之間也存在螺紋間隙，外來水可以順著螺紋下流進入軸承盒。軸承進水后存在問題：使軸承盒內的潤滑油變質，潤滑油被稀釋排出，軸承銹蝕，嚴重時手輪卡死，閥門無法開、關。經過統計某氣田5個場站的26個閥門運行2年時間，因進水銹蝕，就有4只閥門無法開關，3只閥門因有卡阻的嚴重現象。

1.3 目前處理方法

1.3.1 更換銹蝕的軸承

此方式最為常見，但是實際運用時，需要購買同型號規格的閥門配件，準備時間長，維護操作需停產配合，更換維修程序較為復雜，且成本高。

1.3.2 增加潤滑油加注量

不斷進行周期性對潤滑油的加注，加入的潤滑油被水稀釋流出容易造成閥門臟污。對于沒有潤滑油加注孔的閥門，無法實施。增加了員工操作時間和工作量，且浪費潤滑油。

1.3.3 閥桿加保護套

給閥門閥桿加裝保護套，可以防止水從螺紋螺桿流入軸承盒，但是不能根本防止更多的水從軸承盒與銅套間隙進入，無法解決根本問題。

2 利用TRIZ理論對存在問題的解

2.1 問題的根本原因分析

通過對手動平板閥傳動裝置的功能性分析，我們認為傳動機構與軸承盒間隙密封性能不足是進水的根本原因。應用因果鏈分析，閥門進水后對傳動裝置軸承的銹蝕是閥門存在問題的主因。因此問題的關鍵點是：由于密封不嚴，造成水進入軸承，使閥門潤滑油的乳化、止推軸承內部銹蝕。因此需要完善執行機構防水密封性能，防止進水實現100%密封是我們的最終理想，但是100%密封也將造成閥門無法轉動，因此理想解失去了意義。因此如何防止軸承進水是我們解決的主要問題。

2.2 利用TRIZ理論的技術及物理沖突解決方法對問題的解

TRIZ理論物理沖突描述為：為了“防止軸承進水”，需要對閥門“縮小運行間隙，緊固各運動部件”;為了“完善軸承防水性能”，但又為了“確保閥門操作靈活可靠”。考慮到該問題參數“防進水位置需要緊固、閥門操作需要靈活可靠”在不同的“空間”具有不同的特性，因此該沖突可以從“空間”上進行分離。

結合技術沖突與物理沖突的原理，我們得到以下問題解（表1）。

3 傳動裝置防進水裝置的研制

3.1 處理軸承盒進水問題的理論依據

對TRIZ理論為我們提供的問題解逐步分析，我們放棄暫不可用的方法，利用以下可用方法進行問題處理：①在手輪下部間隙嵌套加入一個防水密封裝置;②在閥門閥桿銅套嵌套增加一個密封墊片;③改善銅套、軸承盒的密封質量，增加密封墊子;④軸承盒開孔排除進水。

3.2 防進水裝置的研制

針對問題解，我們集思廣益，想到改變閥門手輪的結構造型方法：在閥門手輪加工過程中，延長手輪最底部輪廓邊沿，向下部裙式擴散，將手輪下部形成一個防雨水罩，即防范了雨水進入又避免了手輪低凹處積水從間隙進入軸承盒，有效防止了軸承進水的問題（圖1）。

4 應用效果

4.1 制作簡單，操作安全性高

本裝置的出廠前就對手輪及防雨水罩進行完整的一次性加工，或者對原有閥門的手輪進行改裝，在軸承下部鉆小孔，即能達到防水和排水目的。改進后的閥門開、關操作與以前一致，操作安全性高。

4.2 應用推廣情況

該研制方法，在原有閥門改進裝置32套，已經應用在生產現場8口氣井的閥門改造中，經過近2年的應用，沒有出現閥門無法開、關的問題。

參考文獻：

[1]陸培文.實用閥門手冊[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]張漢林.閥門手冊使用與維修[M].北京：化學工業出版社，2013.

作者簡介：

何劍（1974- ），男，1992年參加工作，采氣工，高級技師，中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦，一直以來從事氣田開采及維護工作。