閥門齒輪（lún）箱維護研究

　閥門（mén）是管道係統中的重要組成部分，閥門的維護是生產運行中的（de）主要工作（zuò）之一。川氣東送管線上蘭州高壓閥齒輪（lún）箱在投用時存在積液鏽蝕現象，增加了維護保養難度和安全風險。文中從齒輪箱結構入手，通過分析典型蘭高閥齒輪箱密封（fēng）點（diǎn），探討齒輪箱積液的原因（yīn），運用接觸式密封技術（shù），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（dǐ）改變齒輪箱的密閉（bì）條（tiáo）件，實（shí）現水汽的隔（gé）離（lí），保證（zhèng）齒輪箱的幹燥運行條件。

　閥門是川氣（qì）東送管道係統（tǒng）中的重要組（zǔ）成部（bù）分，其中球閥應用廣（guǎng）泛。球閥結構簡單，啟閉迅速，流體阻力小，可靠性高。但是，閥門密封損傷泄漏的情況也時有發生，這不僅會對企（qǐ）業造成巨大的經濟損失，同時還可能嚴重影響管道的安全運行。一般而（ér）言（yán），閥門密封是（shì）指閥門（mén）各密封部位阻止介質泄漏的能（néng）力，閥門的主要密（mì）封部位（wèi）有：啟閉（bì）件與閥座間的吻合麵、填料與閥杆和填料函的配合處、閥體與閥蓋的連接處。第一處的泄漏叫內漏，它直接影響閥門截斷介質（zhì）的能力和設備的（de）正常運行。後兩處的（de）泄漏叫外漏，即介質從閥內泄漏到閥外，對（duì）於高壓、易燃易（yì）爆的天然氣（qì）介質，它直接影響（xiǎng）安全生產，造成天然氣（qì）泄漏損失和企業經濟損失、環境（jìng）汙染，嚴重時會造成生產事故。因此，天（tiān）然氣閥門的外漏是不允（yǔn）許的，國內外已普遍重視閥門密封性能（néng），但（dàn）對閥門齒（chǐ）輪箱的密（mì）封有所（suǒ）忽視。文中在（zài）介紹天然氣管道球閥（fá）基本結構的基礎上，著重分析川氣東送管道上使用的蘭（lán）州高壓閥齒輪箱進水的密封缺陷，並對此進（jìn）行（háng）了探討和分析。

  管道球閥的基本組成

　天然氣管道（dào）用球閥主要由閥體、閥座、球（qiú）體、閥（fá）杆及傳動裝置組成（chéng）。球（qiú）閥的主要功（gōng）能是接通和切斷管道中（zhōng）的（de）流體，球閥是通過傳動裝置讓球（qiú）體旋轉來實現（xiàn）開、關功能的。

  齒輪箱積液問題及解決方法

  齒（chǐ）輪箱積液問題

　齒輪箱積液（yè）是閥門齒（chǐ）輪箱的密封不良導致。雨季水汽進入尤（yóu）為嚴重，會使齒輪箱中油品失效，腐蝕傳動齒（chǐ）輪組合及軸承組合，嚴重（chóng）時會出現卡死而無法操作，冬季積水冰凍可直接致使（shǐ）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（qì）東送管線上常用的蘭州高壓球閥DN300×250(圖1)主要密封點有（yǒu）(自左向右)：閥位指示片與齒輪（lún）軸端結合麵;齒輪箱蓋與齒輪（lún）軸結合麵;齒輪箱蓋上的螺釘孔（kǒng）;齒輪箱蓋與齒輪箱結合麵。以上密封點都隻（zhī）是直（zhí）接接觸密封而未采取任何防塵防水密封措施。

　密（mì）封（fēng）的作用就是將接合麵間的（de）間隙封住，隔離或切斷泄漏通道，增加泄漏通道中的阻力，或者在通道中加設小型作功元件，對泄漏（lòu）物施加壓力，與引起（qǐ）泄漏的壓差部分抵消或完全平（píng）衡，以阻止泄漏。

　按密封件與其（qí）作（zuò）用相對運（yùn）動的零部件是否接觸（chù），可（kě）以分為接觸式密封和非接觸式（shì）密封。接觸式（shì）密封的密封性好，但受摩擦磨損限（xiàn）製，適用於密封麵線速度較低的場（chǎng）合。非接觸式密封的密封性較差，適用於較高速（sù）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（dān），製造維修方便，成本低廉。大（dà）多數密封件是易損件，應保證互（hù）換性，實現（xiàn）標準化、係列化。

  齒輪箱密（mì）封強化

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

  閥門齒輪箱維護研究

　對於高（gāo）壓球（qiú）閥DN300×250，設計加裝以下配件：1個Φ340×290×2的橡膠墊片(圖2中2)、1個（gè）Φ128×65×2的（de）橡膠墊片(圖2中7)、8個Φ16×12×1的橡膠墊片(圖2中4)、1個Φ136×8的O型圈及1個Φ144×128×4的“三角形”樹脂擋圈;再輔以膠密封（fēng）或（huò）黃油。

　采（cǎi）用（yòng）橡膠或密封襯墊密封（fēng）時（shí），箱體內壓p與密封麵壓σ(一般由（yóu）螺栓預緊（jǐn）力提（tí）供（gòng）)的關係是：p≤σ.但密封麵（miàn）壓必須連續分布（bù）在（zài）密封部分（fèn），即形成密封帶。密封（fēng）帶的形成主要取決於以下3個因素：耦合（hé）麵的剛性、螺栓的分布以及螺栓預（yù）緊力和預（yù）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，為保證（zhèng）密封帶的形成，一般采用加大密封麵的局部剛度和增加螺栓數量的措施（shī）;密封麵上的（de）螺栓和定位銷孔口應倒角，以免在孔口（kǒu）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，以免出現（xiàn）誤差積累（lèi）效應，使密封麵（miàn）壓嚴重不均而產（chǎn）生泄漏，即（jí）裝配時除合箱（xiāng）螺栓應首先預緊靠近軸承座的（de）螺栓外，其餘螺栓均應（yīng）按對稱預（yù）緊的原則進（jìn）行預緊。

  密封件的性能與維護

　橡膠密封（fēng）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）和汙染物進入係統和元件內部造成液汙染，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（qiú）液（yè）壓密封（fēng）件（jiàn）對環境介質(水、空氣)具有良好的相（xiàng）容性，不會因長（zhǎng）期接觸（chù）介質而溶脹、溶解或脆化變硬等，使之喪失密封作用。

　3)摩擦阻力小，要求（qiú）液壓密封件具有較低的靜摩擦阻力和動摩擦阻力，並且其摩擦係數應非常穩定，避免產生或減少低壓爬行等不良現象。

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

　5)價格低廉。液壓密封件應易於（yú）製造和安（ān）裝（zhuāng），其相（xiàng）應的密封槽（cáo）又易於加工製造，對密封表麵的加工精度等要求又較低，並且價格低廉（lián）。

　密（mì）封件最常用的耐油橡膠是丁腈橡膠，丁（dīng）腈橡膠由丁（dīng）二烯和丙烯腈共聚製得。它（tā）具有（yǒu）良好的耐（nài）油性、耐熱性、耐寒性、耐壓性和耐水性，氣密性及優良的粘結性能，並具有適宜的耐磨性，通常的（de）使（shǐ）用溫度大致為-40～+120℃，可在120℃的空氣中或在150℃的油中長（zhǎng）期使用。

　丁腈橡膠質O型密封圈是常用的自封式壓緊型液壓密封件，安裝在密封槽內通（tōng）常產生10%～25%的（de）徑向彈性壓縮變形，並（bìng）對密封表麵產生較（jiào）高（gāo）的初始接觸應力，它將迫使唇（chún）型密封圈的唇部緊貼密封表麵，產生足夠大的表麵接觸應力，從而雙向阻止（zhǐ）液體的泄漏，並且（qiě）摩擦阻力較小，工（gōng）作平穩，又易於裝配和維修等。

　樹脂擋圈（quān）可以實現以下功能：在閥位指示轉動時定位O型橡膠圈，避免（miǎn）其在摩擦力作用下卷動、歪斜、變形;平（píng）衡接觸壓力，避免密封件切邊現象，強化密封效果;表麵糙時（shí）應當塗覆密封膠;降低動（dòng）摩擦（cā）力（lì），避免出現低壓爬行等不（bú）良現象;兼有輔助密封功能。

　液壓橡膠密封件的密封效果，除了與（yǔ）密封裝置的結構設計、密封材料的性能及密封件的製造質量有關外，還與密封件的裝配方法（fǎ）及裝配合理（lǐ）性有（yǒu）關。采用（yòng）正確的裝配方法裝配液壓設備，密封件不（bú）易（yì）受損，彈性好，使用壽命長，有利於（yú）提高產品的質量（liàng）和（hé）密封性能。

　在維（wéi）護過（guò）程中，應防止密封件損壞，如硬化(老化)、磨損（sǔn）、擠出、腐（fǔ）蝕。當硬度過（guò）高時，密封件不（bú）能（néng）填充與（yǔ）配合零件之間的（de）間隙，就會產生泄漏。密封（fēng）件的磨損涉（shè）及配合零件的（de）表（biǎo）麵（miàn）光潔度、運動速度和傳動媒體等，不同的（de）密封材料適應不同的運動速度。當密（mì）封件承（chéng）受（shòu）過大壓力時，會被擠到金屬間隙，損壞（huài）密封件而產生泄漏，這種情況涉及（jí）密封件本身的硬度及金（jīn）屬（shǔ）間隙是否過大，如果在設計、選型、加工或安裝上處理不當，都會出現擠出損壞。腐蝕表現出（chū）來的情況（kuàng）是密封件軟化甚至溶解，原因是有害介質接觸，媒體含水或（huò）溶劑時（shí）都要特別（bié）注意。

  為（wéi）提高蘭高閥門（mén）的可靠（kào）度，延長閥門（mén）使用壽命，做好投產期的維護（hù）是非常重（chóng）要的。目前，對於已投（tóu）產（chǎn）的蘭高閥門，做好齒輪箱的密封，保（bǎo）證密封點不滲漏（lòu），是解決齒（chǐ）輪箱進水鏽（xiù）蝕的最佳途徑。為此建議：按上述方法為齒輪箱（xiāng）購置對應（yīng）型號的密封件;提高閥（fá）門齒輪箱安裝（zhuāng）精度;采用固定扭力扳手對角安裝螺栓，保證建立完整密封麵;進行預防性維護管理，製（zhì）定周期（qī）性維護計劃並嚴格實施。