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滤池气动门型闸板阀故障判断及处理

发布时间：2010/5/30 阅读次数：2218 字体大小: 【小】【中】【大】

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1997年投产的二期工程中的4#滤池采用了德国ADAMS公司生产的门型闸板阀，配套英国DAVIS 公司气动系统，共计16台(套)，用于8格V型滤池的进水和反冲洗排水。进水阀闸板尺寸500mm×500mm，排水阀闸板尺寸800mm×800mm。经过多年的使用，该阀门的一些故障也陆续出现。现从该气动门型闸板阀的结构原理出发，分析和判断一些问题及故障发生的原因，并提出处理及解决的方法。

1、结构原理

气动门型闸板阀是一种借助压缩空气驱动的阀门。使用压缩空气作为工作动力，通过气缸内活塞的上下垂直移动，实现闸板的上下运动。图1为该阀门的现场实物及结构示意。

图1 　气动门型闸板阀现场实物及结构示意

该闸板阀在结构上分为气动控制机构和闸板执行机构两部分。

气动控制机构由电磁阀、气缸、活塞及连杆组成。控制系统发出开阀指令，电磁阀得电后动作。压缩空气从气缸下气孔进入气缸，将活塞上顶，气缸上部的气体被挤压排出，活塞向上移动，闸板被提起。反之，压缩空气从气缸上气孔进入气缸，将活塞下压，气缸下部的气体被挤压排出，闸板下移。

闸板执行机构由调节套管、阀杆、垂直截面为楔形的铸钢闸板、铸钢框架、铜压块等组成。其中调节套管是连接活塞连杆与阀杆的部件，通过它能调节活塞与闸板间的距离。铜压块分别安装在框架两侧，与框架构成密封面一侧垂直的V 形槽，楔形闸板在V形槽中起落。

该闸板阀为硬密封，闸板与框架上都镶有密封铜条。在阀门关闭状态，由于铜压块对闸板的挤压和气缸向下的气压及闸板的自重，使得闸板与框架的铜密封面紧密贴合。而且闸板阀的安装有方向性，水流方向从闸板到框架，在水体静压的作用下，两者的贴合更加紧密，保障了闸板阀的密闭性。

2、闸板阀打不开的原因分析及处理

对闸板打不开的故障进行分析，主要原因来自于气源、电磁阀、气缸与活塞、闸板等几个方面。

2. 1气源压力不足

高质量的干燥气源(即仪表风) 是气动阀门启动的动力，压力要求一般在0.4 MPa以上。扬子水厂厂区内有6 台滑片式压缩机，为全厂218台套气动阀门提供仪表风，型号为CompAre-V07，流量为1. 25 m³/min，在正常情况下3用3备，压力设定在0.45～0.75 Mpa，压缩机随压力上下限反馈自动运行。

气源压力不足的原因主要有压缩机进气量不足、内漏打不上压、自动停止运行、过滤器阻塞、冷凝器阻塞、干燥器中活性氧化铝失效、气源管线漏气、气源管线被铁锈等杂物或大量冷凝水阻塞等。

处理方法：加强仪表风系统的维护，加强对压缩机系统、气源干燥系统及管线的检查，对发现的问题进行分析判断，及时处理，确保阀门终端气压»0.4 MPa。

2. 2电磁阀的故障

电磁阀起控制气缸进出气的作用，活动阀芯的位置决定电磁阀及气缸的进出气方向。图2 为电磁阀工作示意。

图2 　电磁阀工作示意

该气动闸板阀选用的是单电控电磁阀，电磁线圈得电后，在磁场力的作用下，活动阀芯(铁芯) 做换向动作，失电后阀芯由弹簧的作用复位。

电磁阀的常见故障有阀芯卡阻、阀芯串气泄漏、弹簧故障、进出气孔阻塞、电磁线圈烧毁等。引起以上故障的主要原因之一就是仪表风的质量问题，仪表风如果有杂质，会造成阀芯的磨损，导致阀芯串气泄漏，杂质还有可能阻塞气管；仪表风如果含水量大，会造成阀芯锈蚀卡阻，弹簧锈蚀断裂，甚至造成电磁线圈进水烧毁。

处理方法：要保证气源的干燥，确保压缩机冷凝器和仪表风干燥器工作正常，避免压缩空气的冷凝水进入气源管线及电磁阀。对发生卡阻和气孔阻塞的电磁阀进行解体清洗、疏通, 对阀芯磨损、弹簧损坏和电磁线圈烧毁的电磁阀进行更换。

2. 3气缸及活塞漏气

活塞随着开阀或关阀的指令，在气缸中做上下往复运动。开阀时气缸下部进气,将活塞上顶，关阀时气缸上部进气，将活塞下压。故要求活塞与气缸内壁有良好的密封性，否则会引起气缸串气，特别是在开阀时的泄漏危害更大，会造成活塞上升动力的损失，导致闸板无法提起。图3 为活塞及气缸局部结构。

图3 　活塞及气缸局部结构

气缸及活塞漏气的主要原因有活塞上O型圈损坏、气缸端盖的密封环损坏、气缸与活塞连杆间的O型圈损坏、气缸刮花、气缸机械损伤等。

处理方法：发现气缸外部漏气，要及时更换气缸与端盖间的密封环。发现气缸内部串气，要及时更换活塞上的O型圈。在开缸维修时，如果发现缸内有刮花，一定要及时锉平花点，避免刮伤O 型圈。在日常使用和检修时，严禁对气缸敲击，避免气缸变形。

2. 4铜压块将闸板压得过紧

由于该阀门是硬密封，闸板上的铜条必须与框架上的铜条紧密贴合，才能保证不发生泄漏。因此采用调整铜压块的方法，使闸板紧密地压到框架上。如果铜压块调得过紧，闸板与框架间的摩擦阻力就过大。往往在空载时起落正常的阀门，投用后加上了1～2mH₂O的水压，闸板就不能提起，原因就是铜压块将闸板压得过紧。图4为铜压块结构示意。

图4 　铜压块结构示意

处理方法：可适当调整铜压块的松紧度，解决闸板过紧的问题。先松开铜压块上下两颗锁紧螺栓，调节中间定位螺栓，使闸板与框架之间的密封面刚好紧密贴合，然后用锁紧螺栓使铜压块的内端面与闸板的外斜面贴合，最后将锁紧螺栓上的螺帽(锁母) 上紧。在操作中要注意上中下及左右两侧的铜压块调整压力一定要均衡，尽量保持一致，避免闸板局部受压过大。

2.5阀杆变长、闸板下沉过深造成闸板过紧

滤池在生产运行时，闸板阀是关闭的，水体受闸板的阻挡，闸板内外产生较大压差。在闸板开启过程中，水体迅速泄出，水流对闸板就有强大的冲击，从而引起较大的振动。日积月累,振动可能使调节套管的锁母松动。

由于气缸的进气孔在缸壁上，在进气的过程中，特别是进气的瞬间，气流对活塞产生了一个旋转推力。由于锁母松了，活塞极易在这个推力作用下产生旋转，导致连杆与阀杆在调节套管位置产生相对轴向位移，使闸板与活塞间的距离变长。图5 为调节套管松动情况示意。

图5 　调节套管松动情况示意

气缸中活塞的上下位移行程长度是固定的，而该闸板阀没有设计阻止闸板下落的最终限位装置。闸板在阀杆变长的状态下起落，就有可能产生两个问题：一是闸板会在强劲的气压作用下向下冲击，使闸板下沉过深(如图6 所示)，导致闸板与铜压块之间的阻力增大，造成闸板卡死；二是强劲的气压有可能造成阀杆弯曲和丝扣损坏的故障。

图6 　闸板关闭位置情况对比

处理方法：先关闭该阀的气源，松开气源管接头，放掉气缸中的余压。再松开铜压块，使闸板松动，然后将调节套管按逆时针方向向上旋转，使活塞连杆上的丝扣尽量旋入调节套管中，然后锁紧套管上的锁母，再用扳手顺时针向下转动调节套管，使活塞与闸板间的距离缩短，这样闸板就被提升了，然后锁定套管下锁母，最后将铜压块调整到适当位置。

3、闸板阀封闭不严的原因分析及处理

滤池在正常备用状态时，进水闸板阀如果封闭不严，进水总渠的水渗漏在滤池中，最终进入清水池，没有浪费掉，只是对备用滤池的环境有一定的影响。但是如果滤池的滤料层、承托层等需要进行检修时，该滤池就不能完全从系统中隔离出来，从而影响了检修计划的实施。

排水闸板阀泄漏的危害更大。滤池在正常运行中生产损失就比较大，经过前几道工艺处理的滤前水就直接排入污泥系统，导致生产效率的降低，自用水率升高。如果排水闸板严重泄漏，该滤池将不能使用。图7为排水闸板阀严重泄漏的情况。

图7 　闸板泄漏的情况(从排水渠中闸板阀背后拍摄)

闸板阀封闭不严密主要有两个方面的原因，一是闸板与框架之间的铜密封面的问题。二是铸钢框架与混凝土墙面之间存在缝隙。

3. 1闸板与框架之间的密封问题

以下三个原因可能导致铜密封面泄漏：

(1) 由于铜压块调整得不到位，没有将闸板与框架紧密贴合，因此两铜密封面接触不严密，发生介质泄漏。

(2) 由于调节套管的锁母松动，造成活塞与闸板间距变长。如果阀门在投用前铜压块压得不是非常紧，或者在使用过程中铜压块松动，闸板就会下沉得很深。当闸板下沉量超过了框架的上密封面时，水流就从闸板上沿泄漏。

(3) 由于铜密封面损坏，造成泄漏。这主要有两个方面的原因，一是长期使用造成铜密封面的磨损和变形，二是密封面上由于卡住杂物或撞击等因素形成的机械硬伤。

处理方法：对于闸板与框架铜密封面接触不紧密造成的泄漏，采用前面所述的重新调整铜压块的手段进行处理。但是在调整时一定要注意不能压得过紧，否则又会造成闸板提不起来，阀门打不开的故障，因此铜压块调整的松紧度要恰到好处。

对于闸板下沉得太深，超过了框架的密封面，造成闸板上沿泄漏的问题，采取利用调节套管提升闸板的方法进行消除。

铜密封面损坏造成的泄漏是较难修复和处理的。闸板和框架的铜密封面在出厂前都进行过平面研磨和密闭性加压试验。框架被浇筑在混凝土墙体上后，即使将铜条更换，要想进行大平面研磨也是不可能的。只能对损坏铜条的凸起部分进行手工磨锉，尽量找平，对坑凹用环氧树脂胶填补，固化后磨平。密封面严重损坏和变形的闸板阀修复难度更大，建议报废更换。

3. 2 框架与墙面之间的缝隙问题

铸钢框架是安装在混凝土墙面上的，采用的是预埋螺栓定位的安装方法。框架与气缸垂直轴向找正后,框架被固定在墙面上，框架和墙体之间留有找正调整的间隙，最后在这个缝隙中灌入填充水泥。

正因为填充水泥与混凝土墙面不是一次性浇筑的，如果当时墙面处理得不太好，在使用过程中，就有个别闸板阀的填充水泥块发生了脱落，缝隙又重新出现，水从缝隙中泄漏。

处理方法：在处理框架与墙面之间的缝隙问题之前，先用钢丝刷去除缝隙之间的泥垢和青苔，用清水冲刷干净，然后使用一种被称为“水不漏”的速凝堵漏水泥进行填补。速凝堵漏水泥具有无毒性、凝结硬化速度快、强度高、粘接性强、微膨胀且密实的特点，目前被广泛运用于工业、建筑等领域的设备与构筑物之间的防渗漏项目，是理想的堵漏、补裂、防渗新型材料。

4、结论

通过对气动闸板阀的具体故障进行分析判断，查找问题的根源，就可以找到解决问题的方法。目前扬子水厂该系列的气动门型闸板阀的绝大多数故障已经得到处理，只有个别闸板阀泄漏的问题没有得到解决，其原因是密封铜条变形较为严重，修复困难，已计划更新。

（作者：李　铁中国石化扬子分公司水厂）

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