自动保压重锤式液控蝶阀性能与故障关系分析.pdf

2 0 1 2年 4月 第4 0卷 第 8期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAUL I CS Ap r ． 2 01 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 8 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 0 8 ． 0 3 6 自动保压重锤式液控蝶阀性能与故障关系分析 陈培兴 ，狄翠 霞 浙江绍兴汤浦水库有限公司，浙江绍兴 3 1 2 3 6 4 摘要自动保压重锤式液控蝶阀采用二 阶段关闭，与普通阀门有所不同。简单介绍蝶阀可能出现的主要故障及其原 因。通过具体实例说明如何根据二阶段液控蝶阀的最主要性能指标即开阀时间、快关时间、慢关时间的变化及相互之间的 关系排除故障。 关键词自动保压重锤式液控蝶阀；性能； 故障 中图分类号T H 7 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 8 0 9 7 3 Ana l y s i s o n Pe r for ma n c e a nd Fa ul t Re l a t i o n f o r Au t o ma t i c Pr e s s ur e Ke e p i ng W e i g ht Ty p e Hy dr a u l i c Co n t r o l Bu t t e r fly Va l v e CHEN Pe i x i n g， DI Cu i x i a Z h e j i a n g S h a o x i n g T a n g p u R e s e r v o i r C o ． ，L t d ，S h a o x i n g Z h e j i a n g 3 1 2 3 6 4 ，C h i n a Ab s t r a c t B e c a u s e t wo s t a g e c l o s i n g i s a d o p t e d i n a u t o ma t i c p r e s s u r e k e e p i n g w e i g h t t y p e h y d r a u l i c c o n t r o l b u t t e rfly v a l v e ， i t i s d i f f e r e n t f r o m c o mmo n v a l v e s ． T h e ma i n f a u l t s a n d c a u s e s o f t h e b u t t e r fl y v a l v e we r e i n t r o d u c e d ． T h r o u g h a n e x a mp l e ， i t wa s s h o w n t h a t h o w t o r e mo v e f a u l t s a c c o r d i n g t o t h e ma i n p e r f o r ma n c e i n d e x e s c h a n g e s o f t h e h y d r a u l i c c o n t r o l l e d b u t t e rfly v alv e a n d t h e i r mu t u a l r e l a t i o n s ． Ke y wo r d s Au t o ma t i c p r e s s u r e k e e p i n g w e i g h t t y p e h y d r a u l i c c o n t r o l b u t t e rfl y v a l v e；P e rfo rm a n c e ； F a u l t 自动保压重锤式液控蝶阀是泵站 中管线系统截断 或接通介质 的理想设备 ，作 为水泵 机组的主控阀门和 安全阀，能消除水锤危害、控制水泵反转 ，起到保护 机组及管网安全的作用。但是，在实际使用中，由于 蝶阀性能多样及结构、控制系统复杂 ，故障难 以分 析。作者对液控蝶阀故障及原因进行简单介绍，并通 过实例说明如何根据液控蝶阀的主要性能及相互之间 的变化关 系分析故 障，为故障 的顺利排除提供技术保 障。 1 自动保压式液控蝶阀主要结构 1 机械 系统 。蝶 阀 的机械 系统 主要 由驱动 机 构、阀体、蝶板、阀轴、轴封部件和阀轴定位部件等 组成 。驱动机构 由固定在 阀轴上 的连接头 、重锤 、内 外墙板和夹在两墙板 中间用于驱动 阀轴 回转 的液压油 缸组成 。驱动机构通过 阀轴 带动蝶板 在 9 0 。 范 围内转 动 ，由蝶板上实芯橡胶密封圈或金属密封圈与阀体上 的不锈钢密封座接触形成密封 。液压油缸在蝶 阀开启 过程 中作 工作 油缸 ，在蝶 阀关 闭 过程 中作 液力 制 动 器 ，用 以控制快 、慢关时间和角度 。驱动机构的所有 动作均由蝶阀电控箱和液压控制箱控制。 通过轴封部件与阀轴形成密封，确保管道中的介 质不外漏，阀轴的位置通过阀轴定位部件调定，保证 阀轴及蝶板位置固定，轴向不窜动。 2 液压系统。蝶阀的液压控制系统主要包括 油泵 、油泵 电机 、溢流阀 、调速阀 、手动 阀、电磁 阀 等各种控制阀，或称液压站、液压控制箱。整个系统 可分成二部分，一部分在液压站中，另一部分在液压 油缸中。各阀之间的控制与配合动作如图1 示。 在 l 、6 _ _ 一 滤油器2 一电机油泵3 溢流阀4 一调速阀5 一并联手动阀 7 手摇泵8 一压力表9 一 串联手动阀l 0 一蓄能器l l 一 电磁 阀 1 2 一 高压胶管1 3 一单向阀l 4 一慢关时间调节阀1 5 一快关时间调节 阀 1 慢关角度调节阀 l 7 一重锤 1 8 一摆动油缸 接力器 l 9 一油箱 图 1 液控蝶 阀液压控制原理 图 ① 开阀。液控蝶阀接收到开阀信号后 ，油泵电 收稿 日期 2 0 1 1 0 4 2 0 作者简介陈培兴 1 9 7 4 一 ，男，主要从事泵阀运行与检修工作。Em a i l e p x 7 3 0 0 5 0 1 6 3 ． c o n。 9 8 机床与液压 第 4 0卷 机启动，同时电磁阀得电断开。此时经油泵加压 的 液压油经过滤器、调速阀、高压胶管 、单向阀进入液 压油缸，推动油缸活塞移动，油缸活塞带动与之相连 接的连接头使重锤升起，并同时带动阀轴使蝶板 打 开；没经过调速阀的多余液压油经溢流阀回油箱。开 阀时 间由调速 阀调定 。 液控 阀全开后 ，油泵 电机继续运行 向蓄能装置充 油 ，直 到蓄能装置 中液压油压力达到设定压力上限值 时，撞动停油泵电机行程开关，使油泵电机停止，开 阀完毕。 ② 正常及事故关 阀。当液控蝶 阀接到关阀信号 后 或需要 紧急关 阀时 ，电磁 阀失 电打开 ，在重锤 的作用下 ，液压油缸内的压力油 经快慢关角度 调节阀 及快关时间调节 阀、慢关 时间调节 阀 、高压胶管和电 磁阀流 回油箱 ，利用重锤 力矩带 动蝶板关 闭实现预先 调定 的快慢关程序两阶段关 阀。快关 时间 、慢关时间 和快慢转换角度分别 由油缸上的快关 时间调节 阀 、慢 关时 间调节 阀和快慢角度调节阀调定。 2 液控阀的主要故障及其原因 1 在管线系统中起截断介质作用时的故障及 其原 因 故障现象为漏水，首先判别蝶板是关到位 ，如果 是说明蝶阀主密封泄漏，可能密封圈有磨损或密封圈 已损坏失效 ，分别进行修复或更换。如果否的话 ，情 况较为复杂 ，应分别针对不同原因来处理① 全关 位置行程开关提前动作 ，应重新整定全关行程开关位 置；② 电磁阀或慢关时间调节阀出现故障使泄压油 路不 通 ，可通过手动打开并联 阀能否关到位判别是电 磁阀还是慢关时间阀出现故障；③ 活塞杆在油缸中 卡住；④ 机械系统的阀轴轴向窜动或阀轴中心线不 对 中。 2 在管 线 系统 中起接 通介 质作用 时 的故 障及 其原因 开阀时间调整 松开调 速 阀手 柄下 的锁紧螺母 ， 转动调速手柄 ，可调节开阀时间 ，顺时针变慢 ，逆时 针变快 ，调好再拧紧锁紧螺母 。 下几个方面着手分析① 检查电机或油泵是否起动， 电机转 向对不对 ，调速阀有没有打开 ，并联手打 阀有 没有关紧，溢流阀是否有故障使压力油流走；② 检 查油泵是否有故障导致压力不够，可通过压力表观 察 ；③ 检查电磁阀是否卡住。 3 快慢两阶段关 闭故障及其原 因 快 慢关 时间调整。用手旋 下油缸盖 上快 慢关 时间调节 阀防护罩 ，用板手拧 松调节杆 端部 螺母 ，再旋调节杆 ，可改变快 慢关时间，顺时 针为小，反之为大。调好后拧紧螺母 ，装好防护罩。 快慢关角度通过用手旋转油缸底部的快慢关角度调节 阀螺母来调整，顺时针旋转快关角度变小，慢关角度 变大 ；逆时针旋 反之 。所有调整应在液压系统无压 力 时进行 。 若不能关阀即重锤不能下降，检查电磁阀是否出 现故障，串联手动阀有没有打开，或快关时间调节阀 节 口是否堵塞。 开 阀时 间变化或关 阀时间变化 引起 的故 障原因较 为复杂，液压控制系统及机械系统出现故障都有可能 引起开阀时间及关阀时间的变化，应综合根据液控阀 性能 的变化及相互之间的关系来确定故障原 因 ，后面 将通过具体例子进行详细的分析。 4 液压系统保压故障及其原因 液压系统保压调整。调整蓄能装置上自动停油泵 电机的行程开关位置 ，启动油泵 电机 ，在 阀门全开后 ， 调到蓄能装置保压压力上限时使开关 自动动作 ，油泵 电机停 ；打开手动阀一点使油压下降 ，调蓄能装置上 自动补油行程开关 的位置 ，使 在指定 的补油压力时该 开关动作启动油泵电机 自动补油 ，自动补油指定压力 为液压系统保压压力下限值 ，调好后应关紧手动阀。 若 自动保压功 能完全失效 ，可能原因为 自动补 油 行程开关触头烧坏或串联 手动阀关 闭。若 自动保压功 功能部分失效 油 泵电机 频繁启动 补油 ，可能原 因 为液压系统 内泄漏 严重 、并联手动 阀未拧紧 、电磁 阀 泄漏严重或其他元件泄漏。 3 案例分析 若出现不能开阀即重锤不能升起的故障，应从以 故障现象如表 1 示。 表 1 开关阀时间表 说明正常开阀时问为 2 0 s ，快关时间为2 0 S ，慢关时间为 5 6 s ，快慢关角度为 1 5 。 第 8期 陈培兴 等自动保压重锤式液控蝶阀性能与故障关系分析 9 9 关 阀时间及慢关时间在渐渐增大 ，并且趋势在加 大 ，而快关时 间略 微增 大 ，直 到最 后 关 不 到位 ，在 1 2 。 左右停止不动。后经重新开阀才极其缓慢关到位， 此 时伴有轰 轰声 音 遗 憾 的是全 体检 修人 员 都不 确 定其部位 。在 3 1日、8日、1 3日关 阀后 内部 还 漏 水 ，同时阀门在关 闭 2 0 。 左 右关 阀 时 间明显 慢起 来 ， 即好像 出现三 阶段关 阀状态 。 性能与故障关系分析。开阀正常，快关时间略微 增大 ，慢关 时间增大较 为明显 ，三者之 间没有显示 出 一 定的相关性 ，基本 上可确定液压控制 系统是没 有故 障 的。 由二阶段关 阀状 态变 成三阶段关 阀状态 ，可怀 疑油缸出现了故障。在检修时去掉油缸 ，单独在重锤 作用下 ，能够关到位 可排 除机械 系统 中轴承部 件 ，但 是蝶阀主密封漏 水。最后可确 定是油 缸发 生 故障。 具体原因分析。由于小舜江抽水泵站利用抽水蓄 能原理供水 ，泵及阀 门频繁起动 。启停 时阀门及管路 地基振动较大，以至于在长期运行中液压缸位置发生 偏移，活塞杆和缸体上 的耳环上铜套 台阶厚壁厚 5 m m，挤扁 2 m m左右 ，到最后液压油缸不能偏移 ，造 成液压缸两端铰孔 中心线与活塞杆 中心线不垂直 ，活 塞杆在运动 中造成单边顶磨 ，关闭时液控蝶 阀角度越 小，克服阻力越大，到最后不能正常关阀。但是在开 阀时只要 克服 活塞杆 与油缸较小 的启动 阻力 ，以至于 于显示 开阀时间正常。由于不正常关 阀，即重力矩与 阀轴不垂直 ，以至于密封 圈有磨损 ，造成蝶 阀主密封 泄漏。后经更换液压缸及铜套重新安装调试与修复， 现运行 正常。 4结束 语 简单介绍蝶阀的主要故障及其原因，并且通过实 例说明如何根据液控蝶阀的开阀时间、快关时间、慢 关时间及相互之间的变化关系排除故障，为液控蝶阀 故障分析提供了一种新思路。 参考文献 【 1 】长沙市阀门厂． 希斯威系列 K D 7 4 1 X H 一 V型自动保 压式液控止回蝶阀产品说明书[ M] ． 【 2 】 高树伟， 付建军， 郝福虎， 等． K D 7 4 1 X - 6 V型 自动保压式 液控蝶阀故障分析与处理 [ J ] ． 内蒙古电力技术， 2 0 0 4 4 6 5 6 6 ． 【 3 】 苏欣平， 王太勇， 万淑敏． 液压缸常见运行故障 泄漏的 排除[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 3 3 3 2 0 3 2 0 ． 【 4 】 徐龙飞． 液压油缸与噪声 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 0 1 7 7． 【 5 】 吴振芳． 液压缸爬行的原因及解决方法[ J ] ． 机床与液 压 ， 2 0 1 0， 3 8 2 1 0 61 0 7 ． 【 6 】梁广兴． 循环水泵 出口蝶 阀的运行及常见故障分析 [ J ] ． 广东科技 ， 2 0 0 8 1 6 7 5 7 6 ． 【 7 】周秀君． 液控单向蝶阀常见故障排除及维护 [ J ] ． 通用 机械 ， 2 0 0 6 1 0 3 1 3 2 ． 【 8 】陈锦庆， 陈清清． 液控蝶阀典型缺陷分析及处理[ J ] ． 水 利电力机械， 2 0 0 6 6 2 1 2 2 ． 上接第 9 2页 [高 南] _ o_94 [ ] 一 -舛 3 ． 4 计算 时注意事项 1 上述计算有一前提条件 即假设在油垫的 有效承载面积内油膜浮起高度相同。 2 通 常需保证 △ ≤ 1 ／ 2～1 ／ 3 h 式 中△是在导轨面 内的几何精度 总误差 包括平 面 度 、扭曲度 、平行度 等 。 3 工作 台浮起油膜厚度 不宜过大，以免降 低导轨刚度，也不宜过小。一般推荐数值如下中小 型机床 h 0 ． 0 1 5～ 0 ． 0 3 m m；大 重型 机床 h 0 ． 0 4～ 0 ． 0 9 mm。 4 导轨面可用刮研或磨削获得。一般刮研精 度较高，每 2 5 2 5 m m 内有 1 6～ 2 0个点 ，刮研深度 4结语 工作台导轨在立式车床设计中较为复杂，且理论 计算公式无从查找 ，因为在工作台导轨运动过程中存 在流体边界效应。文中计算公式是在误差及技术要求 允许范 围内的经验计算公式 ，可以相对计 算出工作台 导轨浮起高度，能够有效控制工作台导轨浮起刚度。 该设计方法能够运用到生产实践 当中，且设计出的产 品使用情况 良好 。 参考文献 【 1 】 雷天觉． 液压工程手册 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 90． 【 2 】 许福玲． 液压与气压传动[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 00． 【 3 】 季明善． 液气压传动[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 2 ． 【 4 】陈燕生． 液体静压支承原理和设计[ M ] ． 北京 国防大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 5 】 卢华阳， 孙首群． 液体静压导轨支承油膜的有限元分析 [ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 7， 3 5 1 0 4 7 4 9 ．