一種燃氣調(diào)壓器維修的專用裝置設(shè)計

趙宏平 趙祥文 陳艷軍

摘要：針對燃氣管網(wǎng)中調(diào)壓器結(jié)構(gòu)均為曲面，維修過程中無法放置穩(wěn)當(dāng)問題，設(shè)計出一種燃氣調(diào)壓器維修的專用裝置，該裝置能用于多種型號的燃氣調(diào)壓閥維護，攜帶方便，高度可調(diào)，易于放置維護工具。

關(guān)鍵詞：燃氣調(diào)壓器;專用裝置;維修

0? 引言

隨著環(huán)保壓力和技術(shù)進步，天然氣大量投入使用，天然氣管網(wǎng)也如同蜘蛛網(wǎng)一樣在全國各地迅速蔓延，把燃氣傳送到千家萬戶以及商家和企業(yè)。所以保證管網(wǎng)的正常工作關(guān)系是燃氣公司工作的重中之重，每年燃氣公司需要花費大量的人力物力對管網(wǎng)進行檢修和維護。而管網(wǎng)中燃氣調(diào)壓閥也叫燃氣調(diào)壓器，如圖1所示，能自動改變調(diào)節(jié)的燃氣流量，使出口燃氣保持規(guī)定壓力。所以燃氣調(diào)壓閥的維護是管網(wǎng)維護的重心，其維護的質(zhì)量直接關(guān)系到千家萬戶的安全。

然而目前市面上還沒有相關(guān)的維護輔助設(shè)備，調(diào)壓閥的維護狀況是，維護人員拆下調(diào)壓閥放置在地上，在復(fù)雜的環(huán)境下，蹲在地上進行清洗檢查等維護工作，如圖2所示。由于調(diào)壓閥品種較多，閥蓋、閥體結(jié)構(gòu)呈弧形并伴有各種凸臺，所以放置不穩(wěn);而且閥蓋的表面容易劃傷，調(diào)壓閥螺栓數(shù)量較多且銹蝕難拆卸，如圖3所示，增加作業(yè)難度;并且管網(wǎng)千萬條，調(diào)壓閥眾多，維護工作人員工作量大，只能蹲在地上不停地艱難地拆卸檢修，不正常的工作姿勢給維護人員的身體帶來很多勞損。

針對上述各種問題，設(shè)計了一種燃氣調(diào)壓器維修的專用裝置，共有以下結(jié)構(gòu)：裝置萬能支撐結(jié)構(gòu)，能支撐不同大小型號的圓弧調(diào)壓閥體，能保護閥體表面;設(shè)計裝置支撐回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，能在維護過程中轉(zhuǎn)動閥體，方便拆卸閥體整圈螺栓;設(shè)計裝置可調(diào)節(jié)高度的支撐腿結(jié)構(gòu)，能靈活調(diào)節(jié)到維護工人舒服的工作高度。

1? 初步方案設(shè)計

初步設(shè)計出輔助裝置，由多個分散并且安裝了高彈性聚合物的萬能支架、推力球軸承的可旋轉(zhuǎn)支座和可拆卸可調(diào)節(jié)的支撐腳三部分組成，如圖4所示。

通過再次調(diào)研燃氣調(diào)壓閥的維護情況，對輔助裝置進行三維建模，模擬維護燃氣調(diào)壓閥，發(fā)現(xiàn)初步方案中萬能支架支撐的調(diào)壓閥型號有限，需要改進支架結(jié)構(gòu)，增加能調(diào)節(jié)徑向位置的結(jié)構(gòu);支撐腳承受的壓力有限，無法支撐≥15kg的調(diào)壓閥;需要改進支撐腳的結(jié)構(gòu)，提高強度，所以再次優(yōu)化設(shè)計。

2? 優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化改進設(shè)計后的維護燃氣調(diào)壓閥的輔助裝置的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

3? 部分組件應(yīng)力分析

設(shè)計的支撐機構(gòu)組件，其包括固定在上底板上的電機和實現(xiàn)支撐件往返運動的傳動組件，其中傳動組件包括安裝絲杠、聯(lián)軸器、軸承座、電機底座、滑動螺母、支架、支撐板和柔性橡膠塊。

按設(shè)計要求在三維軟件上選取支撐機構(gòu)組件的支架、支架與支撐板鉸鏈連接的鉚釘、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的上底盤和支架機構(gòu)的防滑腳墊進行受力分析，這些零部件均是各個結(jié)構(gòu)受力比較重要的結(jié)構(gòu)。受力分析見圖6、圖7、圖8、圖9各個零件的形變量完全滿足燃氣調(diào)壓器維護的輔助裝置的維護使用要求。

4? 強度校核

按設(shè)計要求對主要承受力的支撐結(jié)構(gòu)進行受力分析，進行強度校核。如圖10所示為支撐組件受力分析，如圖11所示為伸縮支撐腿組件受力分析。

發(fā)現(xiàn)兩組件的聯(lián)接銷軸受力易斷裂，分別對兩種銷軸進行強度校核。

4.1 校核支撐組件的銷軸強度

燃氣公司常用調(diào)壓閥極限重30kg，取g=10N/kg，取調(diào)壓閥最大重量計算：

計算扭矩，畫出扭矩圖。如圖14所示，得出最大扭矩Tmax=10N*m。

強度校核：

查表可知銷軸允許抗剪強度應(yīng)為178MPa，148.56MPa<178MPa

因此銷軸強度足夠。

4.2 校核支撐腿組件銷軸強度

已知G′=33kg，g=10N/kg，查表可知μ=0.25

計算外力偶矩：

計算扭矩，得出最大扭矩Tmax=10.9N*m。

查表可知允許抗剪強度應(yīng)為178MPa，161.93MPa<178MPa

因此銷軸強度足夠。

5? 總結(jié)

輔助裝置的樣機研制出來后，打破燃氣調(diào)壓閥缺少維護裝置的困境，解決不同型號調(diào)壓閥維護過程中放置不穩(wěn)的問題，解決工人長期蹲著維護的問題，解決維護過程中不停地轉(zhuǎn)動調(diào)壓閥的問題，并能保護閥體表面，減少燃氣調(diào)壓閥維護人員的勞動強度，提高企業(yè)維護燃氣調(diào)壓閥的工作效率，而且結(jié)構(gòu)緊湊便于攜帶，并且經(jīng)濟實惠。

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