通常，球閥由靜止部分(閥體)和關(guān)閉部分(球體)組成。關(guān)閉部分(球體)繞閥體中心線旋轉(zhuǎn)90度，以開(kāi)啟和關(guān)閉閥門(mén)。球閥可分為固定軸式和浮動(dòng)軸式。今天主要討論固定軸式球閥的結(jié)構(gòu)和密封原理。

一、球閥密封原理分析球閥對(duì)氣體介質(zhì)的密封是通過(guò)球體與閥座密封圈緊密結(jié)合形成的軟密封來(lái)實(shí)現(xiàn)的。閥座的密封原理隨閥座結(jié)構(gòu)的不同而不同，分為雙活塞效應(yīng)(DPE)和順流自泄(SR)兩種。

下游自排放設(shè)計(jì)球閥主要用于液體管道，因此本文主要分析在氣體管道中廣泛使用的雙活塞效應(yīng)(DPE)設(shè)計(jì)球閥。>>>>

雙活塞效應(yīng)(DPE)閥座結(jié)構(gòu)及密封原理分析

在下面的雙活塞效應(yīng)(DPE)密封結(jié)構(gòu)示意圖中，各力描述如下:

FF ——閥座的彈簧力f△A——干線/閥腔的壓力作用在閥座上。

fr-閥座上的合力A-合力作用面積

球閥的兩個(gè)閥座均采用雙活塞效應(yīng)閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即雙活塞效應(yīng)(DPE)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以保證球閥的兩個(gè)閥座同時(shí)達(dá)到良好的密封。對(duì)于帶平衡孔的Grove B-5球閥，雙活塞效應(yīng)密封結(jié)構(gòu)是必要的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模式。鑒于雙活塞效應(yīng)結(jié)構(gòu)良好的密封性能，近年來(lái)，許多閥門(mén)制造商開(kāi)始廣泛采用類似雙密封的球閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于DPE球閥維護(hù)不當(dāng)或部分DPE球閥設(shè)計(jì)規(guī)格或密封圈材料選擇不當(dāng)，這些DPE的優(yōu)良密封設(shè)計(jì)成為球閥抱死的主要原因之一。二、球閥鎖定故障的判斷和排除

判斷和排除球閥抱死故障流程圖

球閥鎖死故障的主要原因及判斷方法

第一步:首先打開(kāi)傳動(dòng)齒輪箱，判斷閥門(mén)是否因傳動(dòng)齒輪箱嚴(yán)重腐蝕、軸承損壞或異物堵塞而無(wú)法正常工作。如果沒(méi)有，請(qǐng)繼續(xù)以下步驟。

步驟2:在球閥上進(jìn)行排污操作。如果閥腔內(nèi)有氣壓，可以初步判斷鎖死原因是密封座堵塞。正常密封座應(yīng)有0.003英寸的橫向移動(dòng)空間。如果注入的密封脂變硬，污垢和雜質(zhì)卡在閥座的縫隙中，或者密封座的彈簧工作不正常，密封座就會(huì)被堵塞，球閥就會(huì)被鎖死。

第三步:排空球閥。如果腔內(nèi)沒(méi)有氣壓，則判斷閥腔與干線的壓差過(guò)大導(dǎo)致球閥鎖死。當(dāng)閥腔與主管道壓差過(guò)大時(shí)，密封座壓住球面，操作扭矩過(guò)大，球閥被鎖死，不能正常工作。

球閥鎖死故障的排除

根據(jù)球閥的密封原理、故障原因分析和球閥卡死的成功排除經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將卡死的排除方法總結(jié)如下:

(1)傳動(dòng)齒輪箱故障:作為預(yù)防性維護(hù)，每年必須定期打開(kāi)齒輪箱，檢查齒輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑、防銹和零件。齒輪箱內(nèi)的污水和異物應(yīng)清理干凈，并更換新鮮黃油。如果軸承和其他部件損壞，應(yīng)及時(shí)更換齒輪箱，以確保傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的良好工作狀態(tài)和閥門(mén)的平穩(wěn)運(yùn)行。

(2)密封座堵塞故障:首先注入清洗液進(jìn)行浸泡(浸泡時(shí)間可根據(jù)閥門(mén)注脂情況確定)，然后通過(guò)排污將污垢和雜質(zhì)排出，消除密封座堵塞；如果反復(fù)清洗排污后閥門(mén)仍不能正常工作，則可判斷為密封座彈簧等零件異常，必須拆卸閥門(mén)進(jìn)行維修。

(3)閥腔與主管道壓差過(guò)大:一般先注入清洗液浸泡后排放污水，將密封面原有的密封脂清洗干凈。如果閥門(mén)本身有一定量的內(nèi)漏，可以實(shí)現(xiàn)閥腔與主管線之間的壓力平衡；如果故障仍然存在，可考慮制作如圖3.1所示的排污噴嘴注氣裝置，并將其連接到球閥排污噴嘴上，以平衡閥腔和干線之間的壓差，從而消除抱死故障。這種平壓裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，效果明顯。它成功地解決了我公司許多其它閥門(mén)的鎖死故障，如大港站某廠的12 ″球閥。如圖3.1所示，機(jī)械接頭的一端是快速接頭，另一端是與排污噴嘴接口規(guī)格相匹配的螺紋。建議工程師根據(jù)常用閥門(mén)的排污口接口規(guī)格，制作一套機(jī)械接頭隨時(shí)備用。

圖3.1排污口注氣裝置示意圖

野蠻操作的危害性

對(duì)不能正常運(yùn)行的閥門(mén)的野蠻操作會(huì)導(dǎo)致:

(1)閥門(mén)傳動(dòng)齒輪箱受力過(guò)大，導(dǎo)致箱體破裂或箱內(nèi)齒輪變形損壞；

(2)密封球面嚴(yán)重劃傷，造成閥門(mén)嚴(yán)重內(nèi)漏，甚至報(bào)廢；

(3)助推桿斷裂或多人同時(shí)操作造成操作者人身傷害。

為了避免設(shè)備損壞、人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失，當(dāng)球閥不能正常操作時(shí)，禁止使用升壓桿或多人操作等野蠻方式操作！仔細(xì)分析故障原因后，妥善處理并排除故障。

三。結(jié)束語(yǔ)

為了防止閥門(mén)鎖死失效，提高天然氣管道中球閥使用的可靠性，延長(zhǎng)閥門(mén)的使用壽命，特提出以下建議和預(yù)防性維護(hù)措施:

1.改進(jìn)排污口的安裝方法:普通球閥的排污口直接安裝在閥體接口上。由于閥門(mén)可能存在內(nèi)漏，當(dāng)排污噴嘴出現(xiàn)故障或需要向閥腔內(nèi)注氣進(jìn)行平壓時(shí)，必須拆卸維修。泄漏到閥腔內(nèi)的高壓介質(zhì)可能會(huì)給維修人員帶來(lái)危險(xiǎn)。因此，建議在干線球閥排污口的安裝中推廣兩組閥組的設(shè)計(jì)。兩個(gè)控制閥應(yīng)安裝在排污噴嘴前與閥體連接，排污噴嘴應(yīng)安裝在控制閥后，以提高相關(guān)維護(hù)和檢修操作的方便性和安全性。此外，兩個(gè)閥組的排污噴嘴的安裝方式也可以實(shí)現(xiàn)大口徑排放，從而降低排污噴嘴逐漸開(kāi)啟時(shí)的冰堵風(fēng)險(xiǎn)。如下圖4.1所示。

圖4.1干線球閥兩組閥組排污口安裝示意圖

2.預(yù)防性維護(hù):根據(jù)閥門(mén)的維護(hù)和運(yùn)行狀況，及時(shí)注入適量的新鮮潤(rùn)滑脂，防止?jié)櫥蛎芊庵不氯欢ㄆ诖蜷_(kāi)/關(guān)閉閥門(mén)幾次。對(duì)于因生產(chǎn)等原因無(wú)法開(kāi)啟/關(guān)閉的閥門(mén)，至少要定期活動(dòng)10至15度。重復(fù)活動(dòng)幾次，可以起到和開(kāi)/關(guān)閥門(mén)幾乎一樣的效果，可以有效防止傳動(dòng)機(jī)構(gòu)生銹和閥門(mén)鎖死失效。

3.定期打開(kāi)傳動(dòng)齒輪箱，檢查箱內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑、防銹和零件，清理箱內(nèi)污水和異物，更換新鮮黃油。如果軸承等零件損壞，必須及時(shí)更換，以降低傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障率。

3.做好放空記錄，以便分析輸氣管道中的天然氣質(zhì)量，確定放空周期。