三偏心蝶阀的原理及故障分析

三偏心蝶阀的原理及故障分析

陈宏新，冀振刚

（中国石油乌鲁木齐石化公司机电仪运维中心，新疆乌鲁木齐）

摘要：三偏心蝶阀作为一种重要的管道控制设备，在工业领域中有着广泛的应用。然而，在实际运行过程中，三偏心蝶阀可能会遇到各种故障，这些故障如果不及时处理，将会对生产造成严重影响。因此，掌握三偏心蝶阀故障处理措施对于保障工业生产的顺利进行具有重要意义。

关键词：三偏心蝶阀；原理；故障；处理；

1三偏心蝶阀结构组成及工作原理

1.1结构组成

（1）阀体：三偏心蝶阀的主要部分，通常由铸钢或不锈钢材料铸造而成，内腔形成流道，用于介质的流动。

（2）蝶板：蝶阀的核心部件，形状类似蝴蝶，位于阀体内，通过旋转实现阀门的开启和关闭。在三偏心蝶阀中，蝶板相对于阀体中心线有三个偏心，即轴向偏心、径向偏心和角向偏心，这三项偏心设计是其名称的由来。

（3）轴承：连接阀杆与蝶板，使蝶板可以灵活旋转，同时承受来自介质压力和扭矩的作用力。

（4）阀杆：穿过阀体，将外部操作机构的转动传递给蝶板，实现阀门的开关控制。

（5）密封圈：安装在蝶板周边和阀体之间，采用弹性材料制成，确保阀门在关闭状态下达到良好的密封效果。

（6）填料函及填料：填料函套在阀杆外，内装填料以防止介质沿阀杆泄漏。填料多为柔性石墨或其他耐高温、耐磨蚀的材料。

（7）操作机构：包括手柄、涡轮、电动执行器或气动执行器等，用以驱动阀杆旋转，从而控制蝶板开闭。

1.2工作原理

三偏心蝶阀的工作原理主要体现在其独特的“三偏心”设计上：

（1）轴向偏心：蝶板中心线偏离阀体通道中心线，使得蝶板在开启初期就能脱离阀座，减少磨损，延长使用寿命。

（2）径向偏心：蝶板回转中心线偏离阀杆中心线，使得蝶板在关闭时不是简单的点接触，而是逐渐接触并压紧阀座，实现线密封，提高密封性能。

（3）角向偏心：蝶板与阀杆之间的角度偏心，保证蝶板在任何开启位置都不会与阀座产生摩擦，进一步降低磨损，并且能够有效消除因热胀冷缩导致的阀门卡死现象。

当阀门打开时，蝶板绕着阀杆旋转，由于三重偏心的设计，蝶板会完全避开阀座，几乎无摩擦地开启；而在关闭过程中，蝶板逐渐靠近并压紧阀座，利用弹性密封圈实现严密密封，阻止介质的流动。这种巧妙的设计不仅提高了阀门的密封性和耐久性，同时也降低了运行过程中的阻力损失。

1.3三偏心蝶阀优点：

（1）良好的密封性能：由于蝶板与阀座之间的密封面在关闭过程中逐渐贴合，形成了良好的密封效果，能够有效防止介质泄漏。

（2）较低的启闭力矩：三偏心蝶阀在启闭过程中，蝶板与阀座之间的摩擦面积逐渐变化，使得启闭力矩较为平稳，降低了执行机构的负载。

（3）较高的流通能力：三偏心蝶阀的流道设计合理，流体阻力小，使得阀门具有较高的流通能力，适用于大流量、低压力损失的场合。

（4）较长的使用寿命：三偏心蝶阀的密封面采用耐磨材料制成，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够延长阀门的使用寿命。

2三偏心蝶阀常见故障分析

2.1密封失效

（1）密封圈损坏：由于长时间受介质压力、温度以及化学性质的影响，密封圈可能出现老化、硬化、磨损或腐蚀等问题，导致阀门关闭时无法实现有效密封。解决方法是定期检查并更换已受损的密封圈。

（2）蝶板与阀座接触面损坏：如果介质中含有颗粒物或者在操作过程中有误操作，可能导致蝶板与阀座接触面划伤或磨损，影响密封性能。对于这种情况，需要对接触面进行修复或者更换损伤部件。

（3）压力过大或过小：若工作压力超出阀门的设计范围，可能造成密封面过度挤压变形或密封力不足。应当根据实际工况选择合适的阀门规格，并确保其在设计范围内运行。

2.2阀门卡涩

（1）阀体内杂质堆积：长期未清洗维护，阀体内部可能积累灰尘、锈蚀、固体颗粒等杂物，导致蝶板旋转困难甚至卡死。因此，应定期清理阀体内部，保持清洁。

（2）低温冻结：在低温环境下，介质可能会冻结，使蝶板无法正常开启或关闭。此时，需采取防冻措施，如添加防冻剂或进行电伴热。

（3）蝶板轴向或径向偏移：长期运行后，由于安装不当、外力冲击等原因，可能导致蝶板与阀杆之间的偏心位置发生改变，引发阀门卡涩。对此，应及时调整阀门各部件的位置关系，确保“三偏心”结构的有效性。

2.3阀杆填料泄漏

（1）填料磨损或老化：填料经过长时间使用后，可能因磨损、老化而导致泄漏。发现泄漏现象时，应及时补充或更换填料。

（2）填料压紧力不合适：填料压得过松会导致介质泄漏，过紧则可能导致阀杆转动困难或加速填料磨损。应合理调整填料压紧度，保证既能有效密封又能灵活转动。

2.4执行机构故障

（1）执行器失灵：电动或气动执行器的电机、电磁阀、限位开关等部件故障，均可能导致阀门无法正常开启或关闭。对此，要定期检查执行机构的工作状态，及时排除故障。

（2）连接件松动：阀杆与执行机构连接部位松动，会影响阀门的操作稳定性和准确性。发现此类问题时，应及时紧固连接件。

3三偏心蝶阀故障处理措施

3.1密封失效

（1）密封圈损坏：若发现阀门关闭后仍有泄漏现象，应首先检查密封圈是否破损或老化。如确认为密封圈问题，应立即停机，在确保系统安全的前提下更换新的密封圈，并对阀座接触面进行清洁和检查，确保无划痕或其他损伤。

（2）蝶板与阀座接触面磨损：对于接触面磨损导致的泄漏，需对磨损部位进行修复或更换受损部件。轻微磨损可通过研磨修复，严重时则需替换整个蝶板或阀座组件。

（3）压力过大导致密封失效：调整工艺参数，保持工作压力在阀门设计允许范围内。必要时可选择更高压力等级的三偏心蝶阀以适应工况需求。

3.2阀门卡涩

（1）阀体内杂质堆积：当阀门操作困难或无法正常开关时，应首先考虑内部是否有杂质堵塞。此时应停止使用阀门，清理阀体内部杂物，必要时拆卸阀门进行彻底清洗。

（2）低温冻结：如果因低温导致介质冻结，首先要解冻，然后采取防冻措施，例如增加保温层，或采用电伴热等技术防止再次冻结。

（3）蝶板轴向或径向偏移：发现阀门卡涩可能是由于“三偏心”结构失准，应及时校正蝶板与阀杆之间的偏心位置，确保其正常旋转。

3.3阀杆填料泄漏

（1）填料磨损或老化：当发现填料处有介质泄漏时，应更换磨损或老化的填料，并适当调整填料压紧度，既保证密封性又不影响阀杆的灵活转动。

（2）填料压紧过松或过紧：根据实际情况调整填料压盖螺丝，逐步加压直至泄漏停止且阀杆转动灵活。同时，定期补充填料润滑剂，降低填料与阀杆间的摩擦力。

3.4执行机构故障

（1）执行器失灵：电动或气动执行器发生故障时，先断开电源或气源，再详细检查执行器各部分，包括电机、电磁阀、限位开关等，修复或更换故障元件。

（2）连接件松动：检查并紧固阀杆与执行机构之间的连接螺栓，确保连接牢固可靠。

4结束语

总的来说，面对三偏心蝶阀的故障问题，除了及时采取针对性的维修措施外，更关键的是加强日常维护保养，通过定期检查、合理使用和科学维护，延长阀门使用寿命，提高系统运行的安全性和稳定性。同时，建立健全设备维护记录，以便于故障分析和预防。

参考文献：

[1]龙威,郁学军,董成,等.基于操作力矩的三偏心蝶阀动作特性研究[J].机床与液压,2023,51(24):122-127.

[2][2]孙德利.三偏心蝶阀及其应用[J].石油化工自动化，2008（01）：12-17.