上海滬工閥門(mén)廠(chǎng)（集團）有限公司

1 概述

某廠(chǎng)現場(chǎng)所使用的送水泵出口電動(dòng)閥是日本制造的，形式為暗桿楔式電動(dòng)閘閥，公稱(chēng)直徑 450mm，數量共有 7 臺，由于使用時(shí)間較長(cháng)，閥門(mén)的性能有所下降，于 2003 年 4 月和 5 月分別將 4 號、5 號出口電動(dòng)閥更換為國產(chǎn)件。自從國產(chǎn)件更換上以來(lái)，4 號和 5 號出口電動(dòng)閥故障不斷，銅套頻繁的出現磨損、剪斷（拔牙）現象，致使閘板從閥桿上脫落，閘板失控，導致閥門(mén)無(wú)法開(kāi)啟。

2 原因分析

從理論上講，銅套在工作時(shí)是閥桿螺紋傳遞的擠壓力、磨削力和軸向剪切力等作用在銅套上而使之損壞，但在實(shí)際生產(chǎn)中還存在著(zhù)許多因素。比如銅套加工質(zhì)量不好（牙形偏差大、光潔度差、鑄造缺陷）、行程開(kāi)關(guān)調整不當、工作環(huán)境差等。

通過(guò)對現場(chǎng)設備損壞情況和實(shí)際工況的分析，認為主要原因應該是以下兩種原因之一：

一是傳動(dòng)螺紋的表面所承受的載荷大于本身表面承受載荷的設計值。每一次開(kāi)、關(guān)閥門(mén)，銅套的螺紋就受到一次強烈的擠壓磨削，而使傳動(dòng)螺紋磨削變形，強度下降，最后導致銅套損壞。通過(guò)對已損壞銅套的直觀(guān)檢查來(lái)看，其創(chuàng )口并非完全是硬性磨損，而存在著(zhù)明顯的磨削變形、擠壓變形（見(jiàn)圖 1）。

圖 1 新舊銅套對比圖

針對這種情況可以采取提高銅套質(zhì)量的辦法來(lái)增加銅套的強度，使銅套單位面積所能承受的載荷上升，有效避免銅套的磨損。但是由于要保護閥桿，銅套的硬度不能太高，而且受到制造工藝和材料的限制，銅套的硬度也不可能有極大的提高。

當然也可以采取增加銅套螺紋的厚度，即增加銅套的磨損余量，同樣可以達到延長(cháng)使用壽命的目的，只是方式方法上較為被動(dòng)，并沒(méi)有從根木上解決問(wèn)題。

二是閥門(mén)選型不當。新更換閥門(mén)的閥板與閥座處采用的是雙楔硬密封形式，如圖 2 所示，雙楔式的密封形式即閥板與閥門(mén)的兩個(gè)端面都具有一定的斜度。

圖 2 雙楔硬密封結構圖

理論上講采用雙楔形式的閥門(mén)啟閉將較為省力，因為悶板一旦開(kāi)啟．閥板上升后．閥板會(huì )立即與閥座脫離接觸，在閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程中閥板與閥門(mén)不接觸，因此動(dòng)作較為省力。但是在實(shí)際的使用過(guò)程中，由于閥門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程中受到進(jìn)口處水流的沖擊，閥板將向出口處偏移，由此造成閥板頂部的銅套與閥桿的嚙合產(chǎn)生變化，啥合的效果下降。銅套螺紋與閥桿螺紋在正常情況下應該如圖 3 所示，螺紋是全面積進(jìn)行接觸的，而雙楔式的閘閥在動(dòng)作過(guò)程中螺紋實(shí)際的接觸情況如圖 4 所示，接觸的面積大為下降，單位面積上所承受的力大幅上升，遠超出螺紋表面強度所能承受的范圍，同時(shí)螺紋的頂部直接參與嚙合，造成螺紋的磨損大為加速．使用壽命顯著(zhù)下降。

圖 3 銅套與閥桿螺紋正常嚙合圖

圖 4 銅套與閥桿螺紋實(shí)際嚙合圖

而在實(shí)際使用中由于供水管網(wǎng)主要是控制壓力，在送水泵的流盆與壓力無(wú)法進(jìn)行調節的情況下，只能通過(guò)調節該閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)控制壓力，故該閥門(mén)在單項受壓的情況下頻繁動(dòng)作，所以在短時(shí)間內銅套完全失效也就不足為怪了。

針對這種情況可以采用增加銅套長(cháng)度的方法。增加銅套的長(cháng)度可以改善銅套的導向性，在一定程度上可以改善銅套的啥合狀況。但是銅套的長(cháng)度到達了一定值后，改善導向作用的效果將不再明顯。同時(shí)銅套尺寸過(guò)長(cháng)后會(huì )造成加工困難，加工精度不容易控制，反而會(huì )導致螺紋受力集中在幾個(gè)齒上，使銅套的受力條件更加惡化。

3 對策措施

通過(guò)對銅套材質(zhì)和受力情況的分析和計算，第一種傳動(dòng)螺紋的表面所承受的載荷大于本身表面承受載荷的設計值的情況可以排除．因此造成銅套短期內迅速失效的原因就應該是選型不當造成的。

由于增加銅套長(cháng)度的方法成本較高，所以為了避免閥板在動(dòng)作過(guò)程中產(chǎn)生偏移，最終還是對閥門(mén)的結構進(jìn)行了改進(jìn)，將原來(lái)的雙楔式密封面改為如圖 5 所示的單楔式密封形式。

圖 5 單楔式密封結構圖

在進(jìn)水口處密封面是傾斜的，在出水口處密封面是平的。采用這種形式的密封面，在閥門(mén)的開(kāi)閉過(guò)程中．閥板受進(jìn)口處水流的沖擊作用．進(jìn)口處的傾斜密封面脫離接觸，不受磨損，閥板沿著(zhù)出口處的平面上下運動(dòng)．由于有出口處的平面作為依靠，而且在閥板的側面還加裝了導向槽，閥板不會(huì )產(chǎn)生偏移。故保證了銅套與閥桿大面積的接觸，有效降低了螺紋單位面積上所承受的力。而在閥門(mén)關(guān)閉以后，閥門(mén)的出水口處受水壓作用，閥板與進(jìn)口處的傾斜密封面緊密接觸。由于在開(kāi)閉過(guò)程中該密封面不接觸，不會(huì )磨損，長(cháng)期使用后閥門(mén)的密封效果也不會(huì )下降。

當然也可以使用平板閘閥來(lái)代替雙鍥閘閥，但是平板閘閥本身造價(jià)就高．同時(shí)啟閉所需扭矩也較大．需要對電動(dòng)執行機構進(jìn)行更換．成本較高。而且平板閘閥密封面的磨損也較大，長(cháng)期使用后密封效果下降較快。

4 結束語(yǔ)

閘閥本應該是在管路系統中起到截止和開(kāi)放介質(zhì)作用的，然而由于受到生產(chǎn)工藝的要求和現場(chǎng)實(shí)際情況的限制，本文中所提到的閘閥也起到了一定的控制流量的作用，所以在使用過(guò)程中動(dòng)作較為頻繁，普通形式的雙楔閘閥和平板閘閥均難以適用。采用單楔式密封的閥門(mén)后，閥門(mén)銅套的壽命得到了極大的提高，密封效果有了極大的改獸，很好的解決了現場(chǎng)的技術(shù)難題。