閥門齒輪箱維護研究

　閥（fá）門是管道係統（tǒng）中的（de）重要組成部分，閥門（mén）的維護（hù）是生產運行中的主要工作之（zhī）一。川氣東送管線上蘭州高壓閥（fá）齒輪箱在投（tóu）用時存在積液鏽蝕現象，增加了維護保養難度和安全風險。文中從齒輪（lún）箱結（jié）構入手（shǒu），通過分（fèn）析典型蘭高閥齒輪箱密（mì）封點，探討齒輪箱積液的原因，運用接觸（chù）式密封技術，在結構空間中選用合理的密封元件組合強化齒輪箱密封，徹底改變齒輪箱（xiāng）的密閉條件（jiàn），實現水汽的隔離，保證齒輪箱的幹燥運（yùn）行條件。

　閥門是川（chuān）氣東送管道係統中的（de）重要組成部（bù）分，其中球閥應用廣泛。球閥結構簡單，啟閉迅速，流體阻（zǔ）力小，可靠性高。但是，閥門密封損傷泄漏的情況（kuàng）也時有發生，這不僅會對企業造成巨大（dà）的經濟損失，同時還可能嚴重影響（xiǎng）管道的安全運（yùn）行。一般而言，閥門密封是指閥門各密封部位阻止介質泄漏的能力（lì），閥門的主要密封部（bù）位（wèi）有：啟閉件與閥座間的吻合麵、填（tián）料與閥杆和填料函的配合處、閥體與閥蓋的連接處。第（dì）一處的泄（xiè）漏叫內漏，它直接影響（xiǎng）閥（fá）門（mén）截斷介（jiè）質的能力和設備的正常運行。後兩處的泄漏叫外漏，即介質從閥內泄（xiè）漏到閥外，對於（yú）高壓、易燃易爆的天然氣介質，它直接影響安全生產，造成天然氣（qì）泄漏損失和企業經濟損失、環境汙染，嚴重（chóng）時會造成生產事故。因此，天然氣閥門的外漏是不允許的，國內外已普遍重視閥門密封性能，但對閥門齒輪箱的密封（fēng）有所忽視（shì）。文中在介紹（shào）天然氣管（guǎn）道（dào）球閥基本結構的（de）基礎上，著重分析川氣東送管道上使用的蘭州高壓閥齒輪箱進水的密封缺陷，並（bìng）對此進行了探討和分析。

  管道球閥的基本組成

　天然氣管道用球閥主要由閥體、閥座、球體（tǐ）、閥（fá）杆及傳動（dòng）裝置組成。球閥的主要功能是接通（tōng）和（hé）切（qiē）斷管道中的流體，球閥是通過傳動裝置讓球體旋轉來實現開、關功能的。

  齒輪箱積液（yè）問題及（jí）解（jiě）決（jué）方法

  齒輪（lún）箱積液問題

　齒輪箱積液是（shì）閥（fá）門齒輪箱的密封（fēng）不良導致。雨季水汽進入尤為（wéi）嚴重（chóng），會使齒輪箱（xiāng）中油品失效，腐蝕傳動齒輪組合及軸承（chéng）組合，嚴重時會出現卡死而無（wú）法操作，冬季積水冰（bīng）凍可直接致使無法傳動，因此需進行結構密封設計或采取相關維護措施。

　川氣東送管線上常用的蘭（lán）州高壓球閥DN300×250(圖1)主要密（mì）封點有(自（zì）左向右)：閥位指示片與齒輪軸端結合麵;齒（chǐ）輪箱蓋與齒輪軸結（jié）合麵;齒輪箱蓋（gài）上的螺釘孔;齒輪箱（xiāng）蓋與齒輪箱結合麵。以上（shàng）密封點都隻是直接接觸密封而未采取（qǔ）任何防（fáng）塵防水密封措施。

　密封的（de）作用就是將（jiāng）接合麵間的間隙封住，隔離或切斷泄漏（lòu）通道，增加泄漏通道中的阻力，或者在通道中（zhōng）加設小型作功元件，對泄漏物施加（jiā）壓力，與（yǔ）引起泄漏的（de）壓（yā）差部分抵消或完全平衡（héng），以（yǐ）阻止泄漏。

　按密封（fēng）件與其（qí）作（zuò）用相對（duì）運動（dòng）的零部件是否接觸，可以分為接觸式（shì）密（mì）封和非接觸式密封。接觸式密（mì）封的密封性好，但受摩擦磨損限製，適用於密封麵線速（sù）度（dù）較低的場合。非接觸式密（mì）封的密封（fēng）性較差，適用於較高速度的場合。

　對密封的基本要求是密封性好，安全可靠，壽命長，並應力求結構緊湊，係統簡單，製造維修方便，成本低廉。大多數密封（fēng）件是易損件，應保證互換性，實現標準化、係列化。

  齒輪箱密封強化

　基（jī）於閥門驅動齒輪箱密封點的特征，一般采用接觸式密（mì）封中的膠密封和液壓橡膠密封件密封。圖2為密封件裝配圖。

  閥門齒輪箱維護研究

　對於高壓球閥DN300×250，設計（jì）加裝（zhuāng）以下配件：1個Φ340×290×2的橡膠墊片(圖2中2)、1個Φ128×65×2的橡膠墊片(圖（tú）2中7)、8個Φ16×12×1的橡膠墊片(圖（tú）2中4)、1個Φ136×8的O型（xíng）圈及1個Φ144×128×4的（de）“三角形”樹脂擋圈;再輔以膠密（mì）封或黃油。

　采用橡膠或密封襯墊密封時（shí），箱體內壓p與密封麵壓σ(一般由螺栓預緊力提供（gòng）)的關係是：p≤σ.但密（mì）封麵壓必須連（lián）續分布在密封（fēng）部分，即形成（chéng）密封帶。密封帶的形成主要取（qǔ）決於以下3個因素：耦合麵的剛性、螺（luó）栓的（de）分布以（yǐ）及螺栓預緊力和預緊順序。驅動齒輪箱常常受到質量的限製，箱體的整體剛性較小（xiǎo），為（wéi）保證密封帶的形成，一般采用加大（dà）密封麵的（de）局部剛度和增加螺栓數量的措施;密封麵上的螺栓和定位銷孔口應倒角，以免在孔口出現高應力區。在預緊螺栓時，要盡量將誤差消除在2個螺栓之間，以免（miǎn）出現誤差積累效（xiào）應，使密（mì）封麵壓（yā）嚴重不（bú）均而產生泄（xiè）漏，即裝配時除合箱螺栓應首先預緊靠近軸承座的螺栓外，其餘螺栓均應按對（duì）稱預緊的原則進行預緊。

  密封件的性能與維護

　橡膠密封件是機械產品的基礎元件，利用密封件可防止液體泄漏，防止空氣（qì）和（hé）汙（wū）染物進入係（xì）統和元件內部造（zào）成液汙染，以提高產品效率與性能。

　橡膠密封件的使用必須滿（mǎn）足以下性能：

　1)泄漏量（liàng）極小，密封作用良好。

　2)良好的相容性，要求液壓密封件對環境介（jiè）質(水（shuǐ）、空氣)具有良好的相容性，不（bú）會（huì）因長期接觸介質而溶脹、溶解或脆化（huà）變硬（yìng）等，使之喪失密封作用。

　3)摩擦阻力（lì）小，要求液壓密（mì）封件具有較（jiào）低的（de）靜摩（mó）擦阻力和動摩擦阻力，並且其摩（mó）擦係數應非（fēi）常（cháng）穩定（dìng），避免（miǎn）產生或減少低壓爬行等不良現象。

　4)使用壽（shòu）命長，液壓密封件應具有良好的彈性、耐熱性、耐寒性、耐壓性、耐磨（mó）性及一定的物理機械強度等。

　5)價格低廉。液（yè）壓密封件應易於製造和（hé）安裝，其相應的密封槽又易於加工製造，對密封表麵的加工精度（dù）等要求又較低，並（bìng）且價格低廉（lián）。

　密封件最常用的耐（nài）油橡膠是丁腈橡膠，丁腈橡膠由丁二烯和丙烯腈共聚製得。它具有良好的耐油性、耐熱性、耐寒性、耐壓性和耐水性，氣密性（xìng）及優良的粘結性能，並具有適宜的耐磨（mó）性，通常的使用溫度大致為-40～+120℃，可在120℃的空氣（qì）中或在150℃的油中（zhōng）長期使用。

　丁腈橡（xiàng）膠質O型密封圈是常（cháng）用的自封式壓緊型液壓密封件，安裝在密封槽內通常產生10%～25%的徑向彈性壓縮變形，並對密封表麵產生較高的初始接觸應力，它將迫使唇型密封圈的（de）唇部緊貼密封表麵，產生足夠大的表麵接觸應力，從而雙向阻止液體的泄漏，並（bìng）且摩擦（cā）阻力較小，工（gōng）作平穩，又（yòu）易於裝配和維修等。

　樹脂擋圈可以實現以下功能：在閥位指示（shì）轉動時定位O型橡膠圈，避免其在摩擦力作用下卷動、歪斜（xié）、變形;平衡接觸壓力，避免密封件切邊現象，強化密（mì）封效果;表麵（miàn）糙時應當塗覆密封膠;降（jiàng）低（dī）動摩擦力，避免出現低壓爬行等不良現象;兼有（yǒu）輔助密封功能（néng）。

　液壓橡膠（jiāo）密封件（jiàn）的密封（fēng）效果，除了與密封裝置的結構設計（jì）、密封材料的性能及密封件的製造質量有關外（wài），還與密封件的裝（zhuāng）配方法及裝配合理性有關。采用（yòng）正確的裝配方（fāng）法裝配（pèi）液壓設備（bèi），密封件（jiàn）不易受損，彈性好，使用壽命長，有利（lì）於提高產品的質量和密封性能。

　在維護過程中，應防止密封件損壞（huài），如硬化(老化)、磨損、擠出、腐蝕。當硬度過高時，密封件不能填充與配合零件之間的（de）間隙，就會產生（shēng）泄漏。密封件的磨損涉及配合零（líng）件的表麵光潔度、運動速（sù）度和傳動媒體等，不同的密封材料適應不同的運動速度。當密封件承受過大壓力時，會被擠（jǐ）到金屬間隙，損壞密封件（jiàn）而產生泄漏，這種情況涉及（jí）密封件本身的硬度及金屬間隙是否過大，如果（guǒ）在設計、選型、加工或安裝上處（chù）理不當，都會出現擠（jǐ）出損壞。腐蝕表現（xiàn）出來（lái）的情況是密封件軟化甚至溶解（jiě），原因是有害介質接觸（chù），媒體（tǐ）含水或溶劑時都要特（tè）別注（zhù）意。

  為提高蘭高閥門的可靠度，延長閥門（mén）使用壽命，做好投產期的維護是非常重要（yào）的（de）。目前（qián），對（duì）於已投產的蘭高閥門，做好齒輪箱的密封，保證密封點（diǎn）不滲漏，是解決齒輪（lún）箱進水鏽蝕的最佳（jiā）途徑。為此建議：按上述方法為齒輪箱購（gòu）置對應型（xíng）號的密封件;提高閥門（mén）齒（chǐ）輪箱安裝（zhuāng）精度;采用固定扭力扳手對角安裝螺栓，保證建立（lì）完整密封麵;進行預防性維護（hù）管理，製定周期性維護計劃並嚴格實施。