石 融 ＆ 阀杆直径最大３２ｍｍ、最小３０ｍｍ，如图８所示。 （１）保证阀门密封必需的比压液体用常温闭路 阀密封面上的密封比压值可通过经验公式计算，保证事 故阀门密封必需的比压计算如下： ｑＭＦ＝（Ｃ＋五≯）／（６ ／１０） ＝３．９７ＭＰａ （１） 够．工 耱 式中 ｇ 厂保证阀门密封必需的密封比压，单位为 ＭＰａ； ｃ—一与密封面材料有关的系数，钢和硬质合金 Ｃ＝３．５： 图８阀杆端部示意 卜在给定密封面材料的条件下，考虑介质压 力对比压力值的影响系数，钢和硬质合金 Ｋ＝１； ３．事故阀门检查结果分析 从事故阀门的宏观检查可知，事故闸阀在关闭状 态下闸板与阀座密封面密封配合良好，且阀杆与闸板不 会脱离，但阀门开启时并不能保证闸板的竖直以及闸板 与阀杆的可靠连接。 如前测试的结果，导轨的厚度为７．２ｍｍ，而导向槽 的内侧宽度为２４．５ｍｍ，因此，导轨与导向槽的尺寸不 匹配，在阀门启闭过程中，闸板存在脱离阀杆的可能 性。因为，当阀门开启时，闸板可在阀腔内沿垂直于导 轨方向晃动，当开启至一定高度，由于导轨一侧端部存 在２０ｍｍ宽度的沙包，闸板晃动的角度增大，且Ｔ形槽 开口存在圆弧过渡，即使阀杆处于阀体中心竖直位置， 闸板仍会从阀杆上脱离，如图９所示。 介质工作压力，单位为ＭＰａ，根据罐内储 存的９３ 汽油，取密度Ｐ为０．７４５ ３ｇ／ｃｍ ， 事故前５号储油罐的液位 陬８．７２ｍ，按照 ｐ＝Ｐ ｇＨｉ，ｔ算得介质工作压力为０．０６３ ６９ＭＰａ； ６ ——密封面宽度，单位为ｍｍ，实测事故阀门阀 座密封面宽度为８ｍｍ。 因此，保证阀门密封必需的比压为３．９７ＭＰａ。 （２）保证事故阀门密封必需的密封力事故阀门 在打开后，阀门仍处于关闭状态，此时的闸板受力状态 如图１０所示。其中，Ｆ为保证事故阀门密封必需的密封 力，Ｆ 为介质施加于闸板的压力，６为闸板密封面的宽 度，Ｄ。为闸板密封面的中径。 图９闸板脱离阀杆现象 图１０事故阀门闸板受力示意 四、受力计算与泄漏原因分析 １．阀盖打开后闸板的受力计算与泄漏原因分析 当阀门启闭件的密封面与阀座的密封面紧密地结 保证事故阀门密封必需的密封力胀下式计算： Ｆ＝Ａ’ｑＭＦ＝６４８０．９６×３．９７＝２５７２９．４１Ｎ 式中 卜（２） 保证事故阀门密封必需的密封力，单位为 Ｎｔ 合在一起，并形成使管道内介质不能通过的密封状态 时，阀门才能保证密封。明杆单闸板楔式闸阀的密封力 主要通过阀杆施加，只要阀杆施加的力能够保证闸板施 Ａ——事故阀门的阀座密封面面积，单位为ｍｍ 。 根据事故阀门的公称通径为２５０ｍｍ，密封面宽 度实测值为１８．５ｍｍ，则密封面中径取（２５０＋１８．５） ｍｍ，而实测事故阀门密封面的宽度ｂ 为１８．５ｍｍ，则阀 加在阀座密封面上的比压比阀门所必需的密封比压（指 保证阀门密封时密封面单位面积上的压力最小值）大， 阀门即保持密封状态。 座密封面面积按照Ａ＝７ｒ Ｄ１ｂＭ计算得６ ４８０．９６ｍｍ 。 因此，保证事故阀门密封必需的密封力大小为 ４２ 期 ２５ ７２９．４１Ｎ。 闸板受到的底部介质对闸板的向上推力与质在通道处 如前计 对闸板的作用力的合力按照 ＝Ｆ２＋Ｆｏ计算，结果依次 为２０６．７９Ｎ、２７７．３５Ｎ、４１８．４７Ｎ、５５９．５９Ｎ、７００．７１Ｎ、 ８４１．８３Ｎ￣／１ ０３５．０２Ｎ。 （３）拆除阀盖后阀门发生泄漏原因分析算结果，在事故发生以前，为了保证事故阀门的密封， 需要施加给予闸板的密封力达到２５ ７２９．４１Ｎ。 在维修事故阀门前，如将阀杆旋转至最低部位， 阀杆即使与闸板脱离，但仍能顶住闸板从而施加相应的 密封力。 但如果拆除了阀盖，阀杆施加于闸板上的密封力 事故阀门发生泄漏后，在闸板被冲起之前，闸板 受到竖直向下的力仅有其自重１７１．５Ｎ，当闸板底部介 质压力为０．０６３ ６９ＭＰａ时，闸板受到竖直向上的力为 １ ０３５．０２Ｎ，远大干闸板受到竖直向下的力１７１．５Ｎ，导 将消失，即此时闸板的受力状态为其自身的重力，闸板 自重计算得１７１．５Ｎ。 阀杆随阀盖拆离后，此时闸板与阀座的密封仅靠 闸板自重提供，闸板自重为１７１．５Ｎ，而保证阀门密封必 需的密封力为２５ ７２９．４１Ｎ，因此，闸板自重无法提供保 证阀门密封所需的密封力，阀门不具备相应的密封条 件，导致阀门发生泄漏。 ２．闸板被冲离阀座密封面原因分析 根据以上计算结果，阀盖打开且阀杆被移开后， 阀门将发生泄漏。在阀门发生泄漏后，介质将渗漏到闸 板底部的油槽，刚开始渗漏时，介质未充满闸板底部的 油槽，此时介质渗漏到闸板底部的油槽对闸板的向上 推力为０，待介质充满闸板底部的油槽后，由于阀门靠 罐体侧存在０．石 ０６３ ６９ＭＰａ的压力，因此介质仍将继续渗 漏入闸板底部，此时闸板将受到介质底部介质向上的推 力，且介质渗漏到闸板底部对闸板的向上推力随着漏 遵文 堋 入闸板底部介质量增加而不断增大，直至闸板底部压 力达Ｎｏ．０６３ ６９ＭＰａ或闸板被冲出阀座。介质渗漏到闸 板底部对闸板的向上推力的计算闸板底部介质向上的 械 压力初始值为０．００５ＭＰａ，依次计算闸板底部介质压力 为０．Ｍ岍 ０１ＭＰａ、０．０２ＭＰａ、０．０３ＭＰａ、０．０４ＭＰａ、０．０５ＭＰａ 和０．０６３ ６９ＭＰａ时的介质向上推力。介质渗漏到闸板底 部对闸板的向上推力主要作用在闸板的下端，闸板下 端的厚度实测值为５６ｍｍ， 则介质渗漏到闸板底部对 闸板的向上推力Ｆ 经计算，依次得７０．５６Ｎ、１４１．１２Ｎ、 ２８２．２４Ｎ、４２３．３６Ｎ、５６４．４８Ｎ、７０５．６０Ｎ￣Ｎ８９８．７９Ｎ。 此时闸板除受到其底部介质的向上推力外，还受 到罐内介质的作用力，称为介质在通道处对闸板的作用 力Ｆ 计算得３ １２４．７９Ｎ。则介质在通道处对闸板的作用 力向上的分力 为１３６．２３Ｎ。 根据介质渗漏到闸板底部对闸板的向上推力的计 算按照闸板底部介质向上的压力每０．０１ＭＰａ递增，此时 致闸板被介质冲离阀座。 五、结语 根据上述现场勘验、取样检测、计算验证和技术 分析，可知： １）在一定条件下，事故闸阀的闸板能够从阀杆上 脱落。 ２）该起安全事故是维修人员在储油罐存有油料不 采取任何倒罐清空措施，进行阀门维修作业，维修时带 压对阀门进行拆解作业，导致脱落阀板密封失效，引起 汽油泄漏和喷出，进而导致了事故的发生。 结合油料储运、输送行业的特点，建议如下： １）阀门选型应选用符合ＧＢ／Ｔ１９６７２—２００５、 ＩＳＯ１４３１３：２００７、ＡＰ１６Ｄ一２００８标准的平行式闸阀或 固定球球阀。阀门的生产厂家应具有球阀或闸阀耐火试 验证书，阀门应经过抗静电试验￣ＤＧＢｆｒ ２６４８１—２０１ １逸 散性泄漏试验合格。 ２）闸阀的闸板与阀杆脱离，这对于闸阀产品来说 是一种严重的失效故障，应定期检查阀杆与闸板的连接 是否灵活、可靠，启闭状态是否正常，如发现异常，应 保证在无压力的工况下进行维修。 ３）对于常开或常闭的阀门阀杆部位应定期润滑。 参考文献： 【１１３１，智，江利，应鹏展．失效分析：基础与应用【Ｍ］．北 京：机械工业出版社，２００５． ［２］陆培文．实用阀门设计手册【Ｍ】．北京：机械工业出版 社，２０１２． ［３】油库技术与管理手册编写组．油库技术与管理手册 ［Ｍ】．上海：上海科学技术出版社，１９９７．ＧＭ （收稿日期：２０１３／０２／０５） ２０１３￣黼第７期ｗ Ｗｗ要． ｃｔｙ用ｊｘ ．ｃｏ＿ｒｎ ４３ １ｕ
