一種燃氣調壓器維修的專用裝置設計

趙宏平 趙祥文 陳艷軍

摘要：針對燃氣管網中調壓器結構均為曲面，維修過程中無法放置穩當問題，設計出一種燃氣調壓器維修的專用裝置，該裝置能用于多種型號的燃氣調壓閥維護，攜帶方便，高度可調，易于放置維護工具。

關鍵詞：燃氣調壓器;專用裝置;維修

0? 引言

隨著環保壓力和技術進步，天然氣大量投入使用，天然氣管網也如同蜘蛛網一樣在全國各地迅速蔓延，把燃氣傳送到千家萬戶以及商家和企業。所以保證管網的正常工作關系是燃氣公司工作的重中之重，每年燃氣公司需要花費大量的人力物力對管網進行檢修和維護。而管網中燃氣調壓閥也叫燃氣調壓器，如圖1所示，能自動改變調節的燃氣流量，使出口燃氣保持規定壓力。所以燃氣調壓閥的維護是管網維護的重心，其維護的質量直接關系到千家萬戶的安全。

然而目前市面上還沒有相關的維護輔助設備，調壓閥的維護狀況是，維護人員拆下調壓閥放置在地上，在復雜的環境下，蹲在地上進行清洗檢查等維護工作，如圖2所示。由于調壓閥品種較多，閥蓋、閥體結構呈弧形并伴有各種凸臺，所以放置不穩;而且閥蓋的表面容易劃傷，調壓閥螺栓數量較多且銹蝕難拆卸，如圖3所示，增加作業難度;并且管網千萬條，調壓閥眾多，維護工作人員工作量大，只能蹲在地上不停地艱難地拆卸檢修，不正常的工作姿勢給維護人員的身體帶來很多勞損。

針對上述各種問題，設計了一種燃氣調壓器維修的專用裝置，共有以下結構：裝置萬能支撐結構，能支撐不同大小型號的圓弧調壓閥體，能保護閥體表面;設計裝置支撐回轉結構，能在維護過程中轉動閥體，方便拆卸閥體整圈螺栓;設計裝置可調節高度的支撐腿結構，能靈活調節到維護工人舒服的工作高度。

1? 初步方案設計

初步設計出輔助裝置，由多個分散并且安裝了高彈性聚合物的萬能支架、推力球軸承的可旋轉支座和可拆卸可調節的支撐腳三部分組成，如圖4所示。

通過再次調研燃氣調壓閥的維護情況，對輔助裝置進行三維建模，模擬維護燃氣調壓閥，發現初步方案中萬能支架支撐的調壓閥型號有限，需要改進支架結構，增加能調節徑向位置的結構;支撐腳承受的壓力有限，無法支撐≥15kg的調壓閥;需要改進支撐腳的結構，提高強度，所以再次優化設計。

2? 優化設計

優化改進設計后的維護燃氣調壓閥的輔助裝置的結構如圖5所示。

3? 部分組件應力分析

設計的支撐機構組件，其包括固定在上底板上的電機和實現支撐件往返運動的傳動組件，其中傳動組件包括安裝絲杠、聯軸器、軸承座、電機底座、滑動螺母、支架、支撐板和柔性橡膠塊。

按設計要求在三維軟件上選取支撐機構組件的支架、支架與支撐板鉸鏈連接的鉚釘、旋轉機構的上底盤和支架機構的防滑腳墊進行受力分析，這些零部件均是各個結構受力比較重要的結構。受力分析見圖6、圖7、圖8、圖9各個零件的形變量完全滿足燃氣調壓器維護的輔助裝置的維護使用要求。

4? 強度校核

按設計要求對主要承受力的支撐結構進行受力分析，進行強度校核。如圖10所示為支撐組件受力分析，如圖11所示為伸縮支撐腿組件受力分析。

發現兩組件的聯接銷軸受力易斷裂，分別對兩種銷軸進行強度校核。

4.1 校核支撐組件的銷軸強度

燃氣公司常用調壓閥極限重30kg，取g=10N/kg，取調壓閥最大重量計算：

計算扭矩，畫出扭矩圖。如圖14所示，得出最大扭矩Tmax=10N*m。

強度校核：

查表可知銷軸允許抗剪強度應為178MPa，148.56MPa<178MPa

因此銷軸強度足夠。

4.2 校核支撐腿組件銷軸強度

已知G′=33kg，g=10N/kg，查表可知μ=0.25

計算外力偶矩：

計算扭矩，得出最大扭矩Tmax=10.9N*m。

查表可知允許抗剪強度應為178MPa，161.93MPa<178MPa

因此銷軸強度足夠。

5? 總結

輔助裝置的樣機研制出來后，打破燃氣調壓閥缺少維護裝置的困境，解決不同型號調壓閥維護過程中放置不穩的問題，解決工人長期蹲著維護的問題，解決維護過程中不停地轉動調壓閥的問題，并能保護閥體表面，減少燃氣調壓閥維護人員的勞動強度，提高企業維護燃氣調壓閥的工作效率，而且結構緊湊便于攜帶，并且經濟實惠。

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