發(fā)布日期：2017-03-12 17:20:37 瀏覽次數(shù):
摘 要 制冷系統(tǒng)中，閥門起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)對(duì)制冷閥門常見(jiàn)故障的調(diào)查分析，借鑒國(guó)內(nèi)外知名品牌與高壓閥門的設(shè)計(jì)思路，東冷閥門在材料、工藝、密封、閥瓣連接與固定、承壓能力等方面進(jìn)行了技術(shù)革新。使產(chǎn)品在密封性能、耐磨性能、壓力等級(jí)、可靠性等方面均得到了較大幅度的提高，為制冷系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行，提供了可靠保障。
關(guān)鍵詞：鑄鋼閥 焊接閥 鍛鋼閥 氣孔 應(yīng)力 密封
0 引言
制冷系統(tǒng)中閥門起著至關(guān)重要的作用，閥門啟閉的靈活性、可靠性，直接影響著制冷系統(tǒng)的技術(shù)性能，而閥門的防泄漏性能，則影響著制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與安全性。
根據(jù)濟(jì)南某制冷設(shè)備公司的數(shù)據(jù)，2014年該公司的客戶中有6家發(fā)生了閥門泄露，僅補(bǔ)充氟利昂的直接費(fèi)用就超過(guò)了30萬(wàn)元，而由于氟利昂泄漏造成的商品損害及停產(chǎn)損失則更大。
1980s年代寧波地區(qū)制冷系統(tǒng)十余次較大的事故中，有四起是因閥門閥芯卡死、關(guān)閉不嚴(yán)、閥蓋斷裂、法蘭斷裂引發(fā)的爆炸【1】。
2004年6月，湖北某化工廠因加氨閥門壓蓋破裂，填料滴漏液氨，造成大量液氨噴泄【2】。這些漏氨、爆炸事故，給制冷系統(tǒng)人員、設(shè)備安全造成了重大影響。
國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢疫檢驗(yàn)總局2014年第四季度抽查了75家企業(yè)的78批次閥門產(chǎn)品，共有14批次不合格【3】。為保障制冷系統(tǒng)的可靠性與安全性，許多制冷系統(tǒng)選用了進(jìn)口閥門，但昂貴的價(jià)格給企業(yè)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。相對(duì)于制冷壓縮機(jī)等核心部件與自動(dòng)控制閥門等精密控制部件，一般的手動(dòng)閥門并無(wú)太高的技術(shù)門檻，只要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)并加強(qiáng)生產(chǎn)管理，國(guó)產(chǎn)閥門完全可以滿足制冷系統(tǒng)的要求。
１．閥門常見(jiàn)問(wèn)題與改進(jìn)措施
1.1鑄鋼閥閥體砂眼、氣孔
鑄鋼閥是制冷系統(tǒng)中主要采用的閥門之一。鑄造閥的主要問(wèn)題是砂眼與氣孔。盡管現(xiàn)代鑄造技術(shù)可以將爐料中的氣體在融化之前利用真空泵抽出，熔煉過(guò)程中也可維持高真空度，但由于鑄件凝固區(qū)間較窄，型導(dǎo)熱能力強(qiáng)，使得凝固速度很快。充填過(guò)程中卷入的氣體將無(wú)法及時(shí)從排氣孔或澆口內(nèi)排出，最終在鑄件內(nèi)形成氣孔。
2014年，長(zhǎng)慶油田技術(shù)檢測(cè)中心共檢驗(yàn)各類閥門170284只，其中外觀檢測(cè)不合格2817只，主要有砂眼、氣孔、裂紋、機(jī)械損傷、縮孔等【4】。
鑄改鍛是閥門行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)【5】。東冷鍛鋼閥，是利用3000t鍛壓機(jī)，通過(guò)鍛造消除金屬的鑄態(tài)疏松、焊合孔洞，其機(jī)械性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同樣材料的鑄件。并消除鑄件存在的砂眼、氣孔、縮孔等隱患。
東冷鍛鋼閥已獲國(guó)家專利，專利號(hào)：zl2014 3 0386552.1
Zl2014 3 0386550.2
Zl2014 3 0386548.5 。
1.2焊接閥殘存應(yīng)力
與鑄造閥門相比，焊接閥門剛性差，承壓后的彈性變形影響密封性能，耐磨性較差。此外，焊接過(guò)程中正火處理不當(dāng)，會(huì)存在殘余焊接應(yīng)力，將影響到閥門工作的性能。
東冷鍛鋼閥，通過(guò)鍛造金屬材料性能提高，剛性、耐磨性好，不存在殘余應(yīng)力。
1.3閥桿泄漏
閥桿泄漏是制冷系統(tǒng)中最常見(jiàn)的問(wèn)題，由于反復(fù)開(kāi)關(guān)，閥桿與填料之間產(chǎn)生摩擦，填料磨損引起泄漏。減少閥桿泄漏除選擇密封性能優(yōu)良、耐磨性能良好的填料之外，填料的加工精度、裝配壓緊度等也是閥門設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。東冷閥門采用柔性四氟石墨填充料，密封性能好，自潤(rùn)滑、耐磨損。
1.4閥瓣脫落
傳統(tǒng)的制冷閥門，閥瓣利用銷釘與閥桿底部環(huán)形凹槽連接，長(zhǎng)時(shí)間使用，銷釘會(huì)由于磨損、松動(dòng)，導(dǎo)致閥瓣脫落。東冷閥門閥瓣與閥桿之間采用軸承連接，提高了連接強(qiáng)度，減少了摩擦阻力，可有效防止閥瓣與閥桿脫落，延長(zhǎng)了閥桿與閥瓣的使用壽命。
1.5閥瓣密封圈脫落
目前制冷閥門閥瓣一般采用聚四氟乙烯密封，聚四氟乙烯密封圈鑲嵌在閥瓣底部的環(huán)形凹槽中，長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用后，密封圈會(huì)出現(xiàn)脫落。東冷閥門在閥瓣密封圈下部增設(shè)了螺紋擋圈，確保密封圈不會(huì)脫落。
東冷閥門的閥瓣連接技術(shù)已獲國(guó)家專利，專利號(hào)：zl200720022713.3。
1.6閥桿結(jié)冰
制冷系統(tǒng)中在低于0℃工況下工作的閥門，閥桿處結(jié)冰是不可避免的。對(duì)于始終處于低溫工作的閥門，閥桿結(jié)冰也無(wú)大礙，但對(duì)于熱氣融霜管路上的閥門。在正常制冷時(shí)，閥桿結(jié)冰，熱氣融霜時(shí)，冰融化。這時(shí)，若閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，閥桿處會(huì)有水分滲入。當(dāng)閥門再次低溫工作時(shí)，閥桿與填料之間就會(huì)結(jié)冰。填料結(jié)冰時(shí)，開(kāi)關(guān)閥門會(huì)造成填料的破壞，這是制冷系統(tǒng)閥門閥桿泄漏的主要原因。現(xiàn)在市場(chǎng)供應(yīng)的閥門，大多是按照國(guó)標(biāo)《氨用截止閥和升降式止回閥》GB/T26478—2011生產(chǎn)的，其設(shè)計(jì)工作溫度不低于-30℃，且閥桿外露，屬于保溫的薄弱環(huán)節(jié)。東冷閥門采用長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu)，可增加閥門的保溫厚度，使閥桿填料遠(yuǎn)離閥體中介質(zhì)，處于相對(duì)較高的溫度區(qū)，減少結(jié)冰及由此引起的填料破壞，減少泄漏。
1.7分配站閥組應(yīng)力破壞
制冷工程安裝中最困難、最易出現(xiàn)泄漏的部位是分配站。由于閥件多、間距小，焊接變形無(wú)法避免。對(duì)于鑄造閥，因其是法蘭閥，分配站制作時(shí)，必須先焊接、后組裝。由于分配站集管在焊接時(shí)產(chǎn)生的熱變形，使得按統(tǒng)一長(zhǎng)度下料焊接組裝的各分支閥件長(zhǎng)度無(wú)法滿足集管變形后的長(zhǎng)度要求。組裝時(shí)，只有依靠法蘭螺栓進(jìn)行緊固，結(jié)果分配站法蘭、焊口拉裂的事故時(shí)有發(fā)生。而分配站處閥件密集，一旦出現(xiàn)泄漏，維修非常困難。流體管件焊接閥門由于尺寸較大，有時(shí)無(wú)法滿足分配站焊接要求。
東冷鍛鋼閥門為焊接閥門，閥體尺寸小，焊接連接，可通過(guò)改進(jìn)分配站各分支閥件的焊接順序、有效緩解因集管焊接變形帶來(lái)的影響。
1.8-30℃以下蒸發(fā)溫度制冷閥門難覓
食品冷凍冷藏行業(yè)是制冷技術(shù)最主要的應(yīng)用區(qū)域。食品的腐敗變質(zhì)主要是由微生物的生命活動(dòng)和食品中的酶所進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)造成的。微生物的繁殖以及酶的作用需要有適當(dāng)?shù)臏囟葪l件，冷凍冷藏的原理就是在低溫條件下，微生物喪失活力、酶的作用受到抑制。為了延長(zhǎng)貨架期，提高儲(chǔ)藏品質(zhì)，食品冷藏溫度有越來(lái)越低的趨勢(shì)。我國(guó)早期的低溫庫(kù)溫度一般為-18℃，對(duì)應(yīng)的制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度為-28℃。因而國(guó)標(biāo)《氨用截止閥和升降式止回閥》GB/T26478—2011規(guī)定， 球墨鑄鐵類閥門與流體管件焊接類閥門的使用溫度均不低于-30℃。但現(xiàn)在很多冷藏企業(yè)的低溫儲(chǔ)藏溫度達(dá)到了-25℃ ～-35℃，其制冷系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度達(dá)到-35～-45℃，而速凍機(jī)的蒸發(fā)溫度往往達(dá)到-45℃～55℃。在這樣的溫度下，按現(xiàn)行國(guó)標(biāo)生產(chǎn)的閥門顯然無(wú)法滿足要求。東冷閥門采用鍛造技術(shù)，其材質(zhì)與工藝均能滿足現(xiàn)有制冷系統(tǒng)的要求。
1.9鑄鋼閥存在縮孔流動(dòng)阻力大
液態(tài)合金屬?gòu)臐沧囟戎聊汤鋮s到室溫的過(guò)程中體積和尺寸都會(huì)存在不同程度的減少的現(xiàn)象，鑄件會(huì)產(chǎn)生許多缺陷：縮孔,裂紋，變形殘余應(yīng)力等。由于縮孔，閥門的流動(dòng)阻力大，增加了制冷系統(tǒng)的能耗。東冷鍛鋼閥門不存在縮孔，在設(shè)計(jì)上，又提高了閥瓣的開(kāi)啟高度，增加了閥體的流通截面，使得制冷劑的流動(dòng)阻力更小，更節(jié)能。
1.10二氧化碳制冷系統(tǒng)無(wú)專用閥門
由于CFCS對(duì)大氣臭氧層和大氣變暖的影響，保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)CFCS替代成為全世界共同關(guān)注的問(wèn)題。作為環(huán)鏡友好型的自然工質(zhì)，CO2重新受到重視，國(guó)內(nèi)外都已建成大量成功案例。但與傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)相比，二氧化碳制冷系統(tǒng)的工作壓力較高, 其亞臨界循環(huán)壓力達(dá)在4MPa左右。按照國(guó)標(biāo)《氨用截止閥和升降式止回閥》GB/T26478—2011的規(guī)定， 球墨鑄鐵類閥門與流體管件焊接類閥門的工程壓力為PN25。原有的氨、氟用制冷閥門無(wú)法滿足二氧化碳制冷系統(tǒng)的要求。東冷牌制冷閥門已獲得山東省技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的B1、B2級(jí)生產(chǎn)許可證，可生產(chǎn)PN25、PN40、PN63 三個(gè)級(jí)別的閥門生產(chǎn)許可證，可以滿足二氧化碳及其他制冷系統(tǒng)的需要。元件組合、過(guò)濾器獲得山東省技術(shù)監(jiān)督局B級(jí)生產(chǎn)許可證。
1.11雙閥頭安全閥
隨著安全意識(shí)的逐步提高，安全法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)厲。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家制冷系統(tǒng)均采用雙閥頭安全閥門，預(yù)計(jì)我國(guó)不久的將來(lái)也會(huì)強(qiáng)制實(shí)行。山東省青州市東方制冷設(shè)備廠在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)生產(chǎn)了雙閥頭安全閥，獲得國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的A2級(jí)生產(chǎn)許可證，可生產(chǎn)PN63壓力等級(jí)的安全閥。保證了制冷系統(tǒng)更安全、更放心。
2．結(jié)束語(yǔ)
制冷系統(tǒng)中，閥門起著至關(guān)重要的作用。經(jīng)過(guò)二十六年的不懈努力，通過(guò)對(duì)制冷閥門常見(jiàn)故障的調(diào)查分析，借鑒國(guó)內(nèi)外知名品牌與高壓閥門的設(shè)計(jì)思路，東冷閥門在材料、工藝、密封、閥瓣連接與固定、承壓能力等方面進(jìn)行了技術(shù)革新。使產(chǎn)品在密封性能、耐磨性能、壓力等級(jí)、可靠性等方面均得到了較大幅度的提高，為制冷系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行，提供了可靠保障。
參考文獻(xiàn)：
【1】孔繁誠(chéng)，四起由氨閥引起的重大事故與技術(shù)分析.《冷藏技術(shù)》 1990年第4期.22-23
【2】孫文件，一起氨泄漏事故分析。《勞動(dòng)保護(hù)》 2005年第2期
【3】國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢疫檢驗(yàn)總局.2014年第四季度閥門產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果. 《機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量》 2015年第3期.51-52.
【4】陳飛、曹海平，閥門外觀常見(jiàn)缺陷與評(píng)定。工業(yè)技術(shù)監(jiān)督。2015（8）.11.
【5】喻興娟 陳文勛等.閥門行業(yè)現(xiàn)狀及鑄改鍛發(fā)展趨勢(shì)的分析.
鍛造與沖壓.2015（13）.47-49.
【6】張富淵、黃永深.閥門的常見(jiàn)故障及維修策略探析.《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》 2015（23）.142
【7】呂延彬 郭睿.超低溫閥門的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì). 《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》 2015年（10）.55-56.
【8】徐晨霞 夏媛.閥門密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及對(duì)策. 《科研》 2015年第9期.148.
【9】劉興玉 胡靖元 等.閥門填料函計(jì)算方法淺析. 《機(jī)械研究與應(yīng)用》 2014年（5）.160-161.
【10】梁強(qiáng).低溫閥門閥蓋頸部溫度場(chǎng)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 《中國(guó)科技博覽》 2014年（30）.389.
上一篇：閥門產(chǎn)業(yè)的電子商務(wù)時(shí)代或?qū)⒌絹?lái)
下一篇：東方制冷制冷系統(tǒng)閥門常見(jiàn)故障及改進(jìn)措施摘要
