設(shè)備工況條件對(duì)機(jī)械設(shè)備（泵，閥）選型的影響

李佳

摘? 要：機(jī)械設(shè)備選型是保證所有設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)正常生命周期運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)的前提下，產(chǎn)品在選用、應(yīng)用方面的提升顯得尤為重要，其中設(shè)備選型起著至關(guān)重要的作用。只有充分理解影響選型的關(guān)鍵因素，才能真正提高設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備;選型;工況;泵;閥

中圖分類號(hào)：TK17? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）21-0052-02

Abstract： Mechanical equipment selection is the basis of making sure that all the equipment work normally， which is becoming more and more important when the mechanical technique improves a lot lately. If we want to improve the cycle life of equipment， we have to understand the key factor well.

Keywords： mechanical equipment; product selection; condition; pump; valve

1 概述

產(chǎn)品選型錯(cuò)誤通常會(huì)使產(chǎn)品不能正常的發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值，導(dǎo)致此問題出現(xiàn)的原因有很多方面，接下來，結(jié)合本人多年從事機(jī)械設(shè)備選型的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勗O(shè)備工況對(duì)選型的影響。

2 設(shè)備工況的具體內(nèi)容

了解工況信息是選型的第一步，也是最重要的一步。設(shè)備的使用工況主要包含以下幾個(gè)方面：介質(zhì)種類及成分分析，介質(zhì)流量，工作溫度，工作壓力，開關(guān)頻率，操作方式等。

3 影響選型的工況分析

介質(zhì)種類及成分，會(huì)決定我們選擇什么形式的泵或閥門及其過流部件的材質(zhì)選擇。比如介質(zhì)為巧克力，這是一種帶有粘性、不宜高速攪動(dòng)的介質(zhì)，且只需正常輸送，不需提高很大的揚(yáng)程，故而應(yīng)該選用容積式泵，像是齒輪泵，而非離心泵（離心泵和容積式泵是泵的兩大主要形式）。再比如國(guó)內(nèi)眾多的海水淡化項(xiàng)目，介質(zhì)為濃海水時(shí)，氯離子的含量非常高，此時(shí)選擇設(shè)備的材質(zhì)時(shí)需選用雙相鋼或以上的材質(zhì)，再或者是一些帶有特殊防腐涂層的過流部件材質(zhì)，普通的不銹鋼對(duì)于濃鹽水的介質(zhì)來說，腐蝕會(huì)較嚴(yán)重[1-2]。

流量通常會(huì)決定設(shè)備的口徑選擇，通過專業(yè)的選型計(jì)算軟件，可以方便的計(jì)算出所需設(shè)備口徑大小。

工作溫度和工作壓力通常結(jié)合在一起討論，根據(jù)各材質(zhì)的溫度-壓力曲線（ANSI B 16.34標(biāo)準(zhǔn)里有詳細(xì)描述），在實(shí)際的工作溫度的條件下，選擇設(shè)備所需的壓力等級(jí)以及材質(zhì)。尤其是低溫或者高溫的工況。不應(yīng)只考慮工作壓力，而忽略介質(zhì)的工作溫度，要知道設(shè)備的壓力等級(jí)的選擇，是與這兩個(gè)條件息息相關(guān)的[3]。

開關(guān)頻率同樣決定著產(chǎn)品的使用壽命，這點(diǎn)可能被大多數(shù)技術(shù)選型人員所忽略。比如有些閥門可以使用20或30年，因?yàn)樗皇浅ｉ_或常閉狀態(tài)，基本不需要?jiǎng)幼?。而有些閥門，從安裝到使用可能只用了一個(gè)星期，因?yàn)樗枰啃r(shí)開關(guān)一次。所以在選型初期了解設(shè)備的開關(guān)頻率是非常重要的，針對(duì)開關(guān)比較頻繁的設(shè)備，選擇更為耐用的產(chǎn)品型式，而對(duì)于常開的閥，我們通常還需要考慮下閥座的耐沖刷性問題[4]。

操作方式的正確選擇，常常會(huì)解決現(xiàn)場(chǎng)操作人員的難題。比如頻繁操作的設(shè)備或者安裝位置復(fù)雜的設(shè)備都應(yīng)該選擇自動(dòng)控制，而非人來操作，這樣不但解放了現(xiàn)場(chǎng)人員，同時(shí)也增加了操作的穩(wěn)妥性，避免漏動(dòng)作，或者錯(cuò)誤操作的狀況發(fā)生。

案例分析1：

設(shè)備使用地點(diǎn)：臨沂某熱力公司現(xiàn)場(chǎng);設(shè)備使用介質(zhì)：高溫蒸汽;設(shè)備簡(jiǎn)介：焊接三偏心蝶閥，金屬密封，碳鋼材質(zhì)，壓力PN25，DN300-500;設(shè)備數(shù)量：20臺(tái);現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題為：閥門無法正常開關(guān)，需要操作人員使用撬棍轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪箱，且開關(guān)過程中閥門內(nèi)部發(fā)出很大的金屬摩擦聲。

我司派出技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)勘察，發(fā)現(xiàn)問題有：（1）設(shè)備安裝在地下，每次開關(guān)，操作人員需要彎腰到地下坑洞中，站在管道上操作，而介質(zhì)的溫度不同于常規(guī)的供熱項(xiàng)目，而是200°C左右的蒸汽，而管道外部雖包裹了保溫材料，管道外層溫度依然到150°C左右，操作環(huán)境非常惡劣（見圖1，坑洞中的設(shè)備）。（2）打開齒輪箱后發(fā)現(xiàn)，齒輪箱里的潤(rùn)滑脂已全部流光，渦輪蝸桿處在干磨的狀態(tài)，且渦輪蝸桿因?yàn)楸┝﹂_關(guān)已經(jīng)磨損嚴(yán)重。（3）閥門的密封面已經(jīng)遭到破壞，出現(xiàn)了很多劃痕。

我們分析了產(chǎn)生這些問題的原因，其中造成出現(xiàn)問題的關(guān)鍵便是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況的不了解，首先，對(duì)介質(zhì)溫度的掌握不正確，前期沒有了解到介質(zhì)的實(shí)際操作溫度，故而齒輪箱的潤(rùn)滑脂選擇并不是耐200°C的高溫潤(rùn)滑脂，從而導(dǎo)致潤(rùn)滑脂受熱流失。齒輪箱出現(xiàn)干磨，而現(xiàn)場(chǎng)卻選擇用撬棍強(qiáng)硬操作，從而導(dǎo)致齒輪箱內(nèi)部出現(xiàn)磨損。密封面的磨損則是因?yàn)殚y門前端的過濾裝置出現(xiàn)問題，導(dǎo)致一些雜質(zhì)流到的閥門處，造成密封面的刮傷。解決辦法便是選擇加長(zhǎng)脖頸的閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將齒輪箱更換為耐高溫的電動(dòng)來操作，且修復(fù)下前端的過濾裝置，方法很簡(jiǎn)單，但是如果前期的沒有充分的了解工況，是無法做到精準(zhǔn)的選型工作的。

案例分析2：

設(shè)備使用地點(diǎn)：吳忠電廠;設(shè)備簡(jiǎn)介：DN1000，工作壓力PN16，重錘液控蝶閥，安裝在間接空冷塔放水管道;設(shè)備數(shù)量：4臺(tái);現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題為：4臺(tái)閥門均已安裝在管道上，閥門的開啟和關(guān)閉可以正常進(jìn)行，但是2臺(tái)閥門存在內(nèi)漏問題。

原因分析：據(jù)我公司技術(shù)員分析可能存在兩種原因：（1）閥門雖然在密封位但閥板密封圈與閥座之間密封不嚴(yán)密，存在間隙;（2）閥板密封圈與閥座之間夾雜異物致使密封副之間存在間隙。

由于閥門在出廠時(shí)進(jìn)行了嚴(yán)格的閥門壓力測(cè)試，不會(huì)存在密封不嚴(yán)密的現(xiàn)象，由此我司人員判定閥門密封副之間夾雜了異物。但此管道沒有設(shè)置“人孔”，無法觀察到管道內(nèi)部情況。經(jīng)我司人員與電廠施工人員商議對(duì)管道進(jìn)行沖刷清洗。在對(duì)管道進(jìn)行了 5 次沖洗后，關(guān)閉存在內(nèi)漏的兩臺(tái)閥門，進(jìn)行上水打壓，內(nèi)漏現(xiàn)象依然存在。

經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)施工人員及電廠人員共同商議，決定將管道割開一個(gè)“人孔” （見圖2，人孔），觀察管道內(nèi)閥門的情況。在割開第一個(gè)管道“人孔”后發(fā)現(xiàn)閥門法蘭與管道法蘭之間的金屬纏繞墊片被部分沖散，金屬圈纏繞在閥板上致使閥門在密封位仍然存在間隙（見圖3，金屬纏繞墊片損壞），此為閥門存在內(nèi)漏的根本原因。

解決：我司人員進(jìn)入管道將纏繞在閥板上的金屬圈進(jìn)行清理，然后將“人孔”重新焊接在管道上（見圖4，清理出來的墊片，見圖5，重新焊好的人孔）。

從此示例可以看出出現(xiàn)此問題的原因部分在現(xiàn)場(chǎng)施工人員將墊片裝歪導(dǎo)致部分墊片進(jìn)入管道，或者閥門法蘭與管道法蘭有錯(cuò)位現(xiàn)象，導(dǎo)致部分纏繞墊進(jìn)入管道，無論哪種原因，其實(shí)我們是有辦法可以在選型初期規(guī)避掉的，石墨纏繞墊片只有在高溫工況才會(huì)需要，而且因?yàn)槭苋菀资艿經(jīng)_刷，所以它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的是否規(guī)范性有很嚴(yán)格的要求。因此在常規(guī)工況，并不建議選用石墨纏繞墊片，或者我們可以選擇使用增加金屬內(nèi)環(huán)及對(duì)中環(huán)的金屬纏繞墊或者使用非金屬墊片，這樣類似此種問題就不會(huì)出現(xiàn)了。類似示例還有很多，同樣都是因?yàn)檫x型的問題造成后續(xù)很多不必要的維修作業(yè)。

4 結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)所要求的設(shè)備會(huì)更加注重對(duì)品質(zhì)的要求，而提高產(chǎn)品的品質(zhì)，不光需要設(shè)備制造廠的努力，同樣需要參與設(shè)備應(yīng)用過程中人員素質(zhì)與知識(shí)水平的不斷提高，相信隨著我國(guó)人員的知識(shí)程度的不斷提高，最終一定可以提高整個(gè)機(jī)械行業(yè)設(shè)備的不斷改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]左景伊，左禹.腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.

[3]贊裴R.W.閥門選用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)閥門行業(yè)協(xié)會(huì)，1981.

[4]J.Kemplay.閥門用戶手冊(cè)[M].北京：中國(guó)通用機(jī)械閥門行業(yè)協(xié)會(huì)，1992.