刀闸和泥浆阀的正确保养

如何解决和避免刀闸和泥浆阀的现场故障，与任何机械设备一样，即使是维护得最好的阀门也会出现故障——刀闸阀和泥浆阀也不例外。事实上，作为通常处理坚韧介质的阀门，由于各种原因，它们往往比传统阀门更频繁地发生故障，通常不容易预测。但是，对现场故障的详细研究和分析，可以为我们采取有效措施延长使用寿命提供许多指导。本文讨论了其中的一些方面。

普通生活

使用该系列阀门的应用在严重性方面差异很大。因此，我们需要就它们在不同应用中的典型寿命达成一致。虽然几乎不可能收集和提供这方面的准确数据，但表 1 中显示的数字可以用作本次讨论的广泛的大致指导方针。

服务	典型媒体	典型寿命（月）
通用，轻型	原水、污泥、纸浆	120-240
中型、磨蚀性介质	工艺浆料、化学品	30-60
高磨蚀性、泥浆处理	矿石、尾矿、沥青砂管道	12-36
高循环，高磨损	气力输送、粉煤灰	6-12

我们现在可以看看它们过早失败的方式以及原因。在讨论故障模式之前，让我们先看看这些阀门的设计所特有的一些影响因素。

产品缺陷

每个阀门都有一些由其设计引起的限制，其中一些也可能导致现场故障。以下是其中一些用于刀闸阀和浆料阀。

阀门行程和关闭位置指示。与许多其他设计不同，这些阀门在实现完全关闭所需的行程中几乎没有容差。例如，额定行程为 400 毫米的刀闸阀，行程仅为 399 毫米，可能会导致过度通过。相比之下，额定行程为90度的球阀在89度甚至88度时仍可能关闭。完全密封只发生在最终关闭点，不可能超程；这使得精确的阀门行程成为必要，以避免泄漏。此外，与完全关闭位置的微小偏差很难注意到，但会导致密封区域的显着磨损，因为高速泄漏的介质通常是磨料浆或粉末。

操作扭矩。大多数阀门设计具有从打开位置到关闭位置的操作推力变化，在完全关闭位置附近有明显的增加。这有助于操作员检测完全闭合点并提示使用足够的力来实现正确闭合。然而，很少有泥浆阀的设计（例如，周边密封阀）具有分布在大部分冲程上的高操作力，这使得操作员难以检测完全关闭点。这可能会导致操作员不经意间使阀门略微打开并带有泄漏路径。

OS&Y 设计。 这些阀门的特点是有一个闸门，当阀门打开时，闸门会从阀体中出来。这保证了与圆形阀杆填料相比更难以密封的大型矩形填料。大多数这些阀门没有阀盖，闸门和阀杆暴露在经常脏的环境中。虽然在某些设计中提供了波纹管盖来保护阀杆，但打开阀门中的浇口表面仍然可能会收集碎屑。随着时间的推移，这可能反过来影响包装的完整性。



图 1. 来自用户站点的示例。
 

故障模式和原因

功能故障可以通过不同的方式表现出来——泄漏、扭矩过大、卡住和磨损都是可能的。以下是一些与刀闸和泥浆阀有关的原因。图 1 和图 3 中显示的图像描述了其中一些问题。

泄漏
泄漏到大气中。 A 这些阀门的大压盖区域容易因振动而松动。在肮脏的环境中，从阀体伸出的闸门会吸引沉积物，从而破坏密封垫。与圆形阀杆压盖填料不同，矩形、方形截面填料不易均匀压缩。有时使用弹簧或 Belleville 垫圈的动态加载，但效果有限。建议定期检查和拧紧压盖填料以阻止任何观察到的泄漏。

下游泄漏（通过）。 金属阀座的阀座磨损、由于介质中的磨蚀性或尖锐颗粒导致弹性体阀座的损坏和/或劣化都可能导致通过。阀门关闭不完全是另一个常见原因；这可能是由于驱动问题或阻止关闭的碎片。由于阀座区域的点蚀造成的损坏是金属阀座阀门的另一个原因。



图 2. 浇口路径中的硬质碎屑会导致电动执行器在关闭前跳闸。

操作问题

扭矩增加。 这些阀门类型是长冲程阀门，如果闸板的横向移动（在就座期间发生在刀闸阀中）没有与阀杆隔离，阀杆往往会弯曲。一些阀门使用刚性的阀杆到闸门连接（例如带槽的端阀杆），不会产生间隙，并且可能导致阀杆弯曲。当弯曲的阀杆与驱动螺母啮合时，操作扭矩会增加。具有允许很少间隙的杆到门 U 形夹的设计是可取的。

环境中的碎屑导致阀杆螺纹上的结垢、固化和碎屑是增加操作扭矩的另一个因素。考虑到大多数这些阀门在其中运行的肮脏环境，这很可能发生。在此类应用中，阀杆波纹管和盖可为阀杆提供保护。

这些阀门中的大多数设计为在最少的日常阀杆润滑下工作良好；然而，完全缺乏润滑也可能使操作变得困难。

驱动问题。 气动执行器的气压不足（例如，由于空气管路泄漏）会导致阀门正常操作所需的推力减小。图 2 显示了因不完全关闭而损坏的双向周边密封泥浆阀。在这种情况下，这是由于执行器的供气量变低造成的。高速泄漏的研磨浆对周边弹性体密封件和主体造成广泛损坏。

某些设计，例如带电动执行器的单向阀，设置为在超过特定扭矩时跳闸，这种情况发生在阀门完全关闭时。然而，当阀门关闭时，介质中的硬质大颗粒挡住了闸门，可能会产生错误的扭矩触发器并导致电动机停止，从而使阀门部分打开。

干扰。 多种情况会导致这些阀门堵塞并阻止正常操作和/或关闭。身体死角中的硬碎屑导致门无法完全关闭是一个常见问题。周边密封中弹性体密封表面上的水垢形成会硬化并阻止闸门的轻松移动和/或在受力时对密封造成损坏。

体腔内的脱水和介质沉降或固化也会导致堵塞。在任何配合部件（浇口表面、阀杆螺纹、活塞杆、阀座、填料）上不易脱落的硬结垢会产生堵塞的可能性。为阻止泄漏而过度拧紧填料压盖也会导致阀门堵塞。

磨损增加

密封区域的侵蚀。磨蚀性介质通过狭窄的泄漏路径的部分关闭和高速阀座泄漏会大大加速密封区域和相关零件的磨损。在某些情况下，阀门可能会在数周或数天内完全无法使用。通常对于此类应用，推荐的阀门型号的密封部件将采用硬面或由较硬的金属制成，即使出现预想的泄漏，也能承受磨损。



图 3. 来自用户站点的示例。

由于侵蚀造成的身体磨损相对较少见。大多数这些阀门都是全端口设计，对来自暴露的身体部位的流动阻力很小。然而，磨损性介质的阀座泄漏也可能侵蚀相邻的身体部位，通常是剧烈的。

选择/使用不当。一些导致现场故障的错误使用可以追溯到用户对这些阀门设计的特定能力的认识不足。

在反向压力下错误地使用单向阀的情况很少见，但一旦使用就会造成严重损坏。图 1-照片 2 显示了带有偏转锥体的单向阀，该阀在研磨浆应用中意外受到反向压力。泥浆通过浇口和锥体之间的狭窄间隙，造成圆形区域内的浇口损坏。

在需要重型型号的苛刻应用中使用轻型设计是很常见的。尽管这样做是为了降低成本，但这可能会导致磨损加剧和/或过早失效，最终导致成本升高。

建议

基于以上概述的细节，这里有一些广泛的指导方针，可以提高这些阀门的操作便利性和使用寿命：

1. 始终确保完全关闭——这可能是最重要的建议。

2. 在介质流动时关闭阀门，而不是在泵/流量关闭后关闭阀门。这避免了由于任何沉淀物/沉降物阻碍闸门运动而导致的不完全关闭；当阀门接近完全关闭时，当流体以高速流动时，它还允许阀座区域的自清洁作用。避免铺设会在阀门附近产生低洼、停滞部分的管道；在垂直管道上，理想情况下应向上流动。

3. 检查浇口表面是否有水垢和沉积物，如果发现表面脏，则清洁表面。在水平安装的阀门上，浇口保护盖有助于保持浇口清洁。沉积在浇口上的材料会损坏填料、周边阀座、推入阀座等，并造成填料泄漏。

4. 不要使用阀门来节流或保持阀门部分打开以设置流量。这些阀门仅适用于开/关工作，除了一些带有 V 形孔口或五边形端口的特殊类型。

5. 按照制造商的建议定期冲洗或排空推入式座阀（和类似设计）的体腔。还要检查排水管是否堵塞。

6. 不要让单向设计承受反向压力/流量。对于干净的介质或软泥，这样的操作只会产生过度的通过；然而，对于磨蚀性介质，会对阀门造成严重且代价高昂的损坏。

7. 在筒仓/料斗隔离应用中，不要关闭紧靠停滞粉末柱的阀门（O 口阀门除外）。这种使用可能会使门和/或杆弯曲。还要寻找下游存在另一个阀门（或螺旋给料机等设备）的位置，如果有，请确保在顶部阀门关闭时它是打开的。

8. 在可行的情况下，部分循环不经常操作的阀门（例如，每几个月一次）。

9. 在某些情况下，例如提供辅助阀，请采取额外的预防措施。考虑一个位于矿场的非常高的泥浆罐，带有一个底部排放阀。如果此阀门存在任何操作问题，则可能需要排空水箱。尽管有额外的成本，但建议在同一管线中，在操作阀之前设置一个辅助阀（在正常操作期间保持打开状态）。

10. 在某些情况下，提供辅助阀应该可以解决潜在的问题。一种有趣的可能性是使用带有座筒的阀门，该座筒可以在线更换，而无需从管线上拆下阀门。在这种设计中，安装在管道上的阀门就像可更换阀座盒的外壳（图 4）。



图 4. 可更换座筒。照片来源：Victaulic（唯特利）提供

一般来说，刀闸阀和泥浆阀与通用阀门相比更昂贵且库存较少。根据预期的故障模式和预期寿命对这些阀门进行适当的保养可以大大降低库存和工厂停工成本。

致谢

本文中的图像用于说明典型的阀门故障实例；我们承认这些图像来自拥有它们的多个来源。指示的故障不限于照片中阀门的特定品牌。在所有制造商的类似设计中都可以发现相同的故障。