河南煤化集團(tuán)中原大化公司煤化工是河南省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，煤氣化采用荷蘭殼牌公司專利技術(shù)氣化爐SCGP粉煤加壓氣化技術(shù)，年產(chǎn)500kt甲醇。該項(xiàng)目于2008年5月建成投產(chǎn)并順利生產(chǎn)出合格甲醇產(chǎn)品。15XV-0015是煤化工氣化裝置飛灰氣提冷卻罐V1504A到中間飛灰儲罐V1505A下灰鎖斗控制閥，它是一臺氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)、硬密封切斷球閥。該閥是西班牙進(jìn)口閥門，價(jià)格十分昂貴，該閥門在使用過程中經(jīng)常卡塞，無法啟閉，而一旦故障，無法下灰，就會(huì)造成氣化爐加不上負(fù)荷，引起氣化爐停車，從而造成整個(gè)系統(tǒng)停車。該閥門曾經(jīng)幾次返回國外廠家進(jìn)行檢修，查找原因，但始終無法解決問題，閥門故障依然頻發(fā)，嚴(yán)重制約了正常生產(chǎn)，成為煤化工裝置生產(chǎn)的瓶頸問題。

1、控制閥門存在問題及故障分析

　　1.1、主要工藝參數(shù)

　　閥門類型 開關(guān)球閥

　　執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　作用形式 雙作用式

　　介質(zhì) 煤灰

　　壓力 0.8MPa

　　溫度 70℃

　　閥體材質(zhì) WCB

　　閥門口徑 203.2mm(8”)

　　1.2、閥門存在問題

　　該閥自2008年5月開車以來，經(jīng)常卡塞，無法正常使用。該控制閥結(jié)構(gòu)見圖1。當(dāng)出現(xiàn)卡塞時(shí)，對閥門解體檢查，清理灰塵后又恢復(fù)使用，而恢復(fù)上線，設(shè)備開車運(yùn)行后隨即又出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象，針對故障原因進(jìn)行分析并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造。

圖1 控制閥結(jié)構(gòu)示意

1. 改造后增加的防塵罩; 2. 改造后去除量1 /2e; 3. 彈簧腔; 4. 閥前定位機(jī)構(gòu); 5. 偏移量e; 6. 球芯; 7. 閥后定位軸;8. 閥座; 9. 閥后密封環(huán); 10. 閥前定位機(jī)構(gòu)固定螺栓; 11. 閥前定位機(jī)構(gòu)密封環(huán); 12. 銅合金套; 13. 填料;14. 汽缸力矩傳遞軸; 15. 增加的1 /2e 偏量; 16. 防松彈簧;17. 填料壓緊螺母; 18. 填料壓蓋; 19. 防松螺母

　　1.3、閥門故障原因分析

　　(1)氣動(dòng)球閥的工作原理就是氣缸通過傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)閥球繞閥球中心線作90°旋轉(zhuǎn)，而實(shí)現(xiàn)閥門的開啟或關(guān)閉的目的。對于開關(guān)球閥來說，閥球與閥座的加工精度是一個(gè)很關(guān)鍵的問題，而經(jīng)過認(rèn)真分析和測量及計(jì)算，閥球的加工誤差竟達(dá)到+2.4mm，屬于嚴(yán)重超差，這樣就無法保證閥球在工作時(shí)準(zhǔn)確的中心位置。由于閥球的加工誤差造成了閥門開啟或關(guān)閉時(shí)的附加力矩，使閥門操作扭矩成倍增加，無法保證閥門良好的操作性能，造成了閥門無法正常工作。

　　(2)該閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥球靠力矩傳遞軸連接，閥球下端靠定位軸定位，檢查后發(fā)現(xiàn)傳遞軸與氣缸及閥球的連接部分配合間隙過大，定位軸的設(shè)計(jì)也不合理，傳動(dòng)軸與閥球中心及定位軸不在同一軸線上，造成閥球不能開關(guān)到位。

　　(3)該閥門是固定球氣動(dòng)球閥，工作時(shí)閥球繞閥球中心線作90b旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生上下左右的位移。閥座是浮動(dòng)閥座，閥座背面采用了彈簧結(jié)構(gòu)，關(guān)閉或開啟時(shí)閥座在彈簧作用下產(chǎn)生位移，實(shí)現(xiàn)工作目的，也保證了良好的進(jìn)出口雙向密封性能。對該閥解體時(shí)發(fā)現(xiàn)，此閥彈簧腔內(nèi)積滿了灰，使彈簧失去了作用，開啟時(shí)閥座與閥球不能迅速脫離，而使浮動(dòng)閥座變成了固定閥座，這就增加了閥門的操作力矩，造成閥門卡死，無法開啟(或關(guān)閉)。

2、閥門改造方案

　　(1)針對閥球加工誤差大而造成的閥球不對中的情況，在無法對閥球處理的情況下，對金屬閥座進(jìn)行了加工處理，對閥球加工誤差大的一面的閥座的背面進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，重新測繪，并加工處理，盡量消除因?yàn)殚y球加工誤差而造成的操作扭矩的增加。

　　(2)對氣缸力矩傳遞軸進(jìn)行了加工修復(fù)處理，對軸端進(jìn)行堆焊加工處理，使傳遞軸與氣缸、閥球都能配合良好，同時(shí)對傳遞軸又進(jìn)行了偏心處理，定位軸也采用新工藝，對不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，增加了銅合金套替代傳統(tǒng)的不銹鋼套或四氟套，既增加耐磨性又保證了轉(zhuǎn)動(dòng)良好。保證了傳遞軸、閥球、定位軸三者同心，確保閥球能夠開關(guān)到位，在一定程度上消除了閥球加工誤差造成的影響。

　　(3)要保證閥座在受壓時(shí)的移動(dòng)，一定要保證彈簧的彈性，而要達(dá)到這樣的目的，就要使彈簧腔不積灰。經(jīng)過多次試驗(yàn)、摸索，最后決定在閥座導(dǎo)向部分和背面增加防塵裝置，增加兩道橡膠O型環(huán)，這樣就起到了密封作用，使閥座移動(dòng)時(shí)彈簧腔不會(huì)進(jìn)灰，從而保護(hù)了彈簧，使浮動(dòng)閥座不會(huì)變?yōu)楣潭ㄩy座，減少了閥門動(dòng)作時(shí)的操作力矩，確保了閥座的自由運(yùn)動(dòng)，保證了閥門正常工作。

3、改造效果

　　通過對閥門15XV-0015的上述改造，使閥門能正常使用，使用周期由原來幾天延長到現(xiàn)在的幾個(gè)月以上，取得了良好的效果，也為煤化工裝置長周期安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。與15XV-0015同類型的閥門在煤化工裝置有幾十臺，15XV-0015閥門的成功改造對其他閥門的技術(shù)改進(jìn)有著指導(dǎo)意義，并有推廣價(jià)值。