球閥（每日一題）雙活塞效應結構與密封原理分析

發(fā)布時間：2023-03-21瀏覽次數(shù)：

張家順賴康

一、球閥密封原理剖析

閥門通常由靜止件（鑄件）與關掉件（立方體）兩部份組成，通過關掉件（立方體）繞閥門中心線作90o旋轉來開啟、關閉球閥。閥門可分為固定軸式和浮動軸式聯(lián)軸器兩種，我們這兒主要討論固定軸式聯(lián)軸器的結構及其密封原理。

閥門對二氧化碳介質(zhì)的密封是靠立方體與墊圈密封圈密切結合產(chǎn)生的軟密封實現(xiàn)的。墊圈密封原理隨殼體結構不同而各有差別，主要可分為雙活塞效應（DPE）和下游自泄放(SR)兩種。

下游自泄放設計閥門現(xiàn)主要適于液體管路，所以本文主要針對在氫氣管線中應用較廣的雙活塞效應（DPE）設計閥門進行剖析。

雙活塞效應(DPE)噴嘴結構與密封原理剖析

在以下雙活塞效應(DPE)密封結構示意圖中，各斥力均描述如下：

FF—閥座彈簧彈力F△A—干線/閥腔壓力對導輪作用合

FR—閥座所受合力A—合力作用面積

由附圖2.1與附圖2.2可見，以雙活塞效應結構(DPE)噴嘴為受力剖析對象，干線壓力與閥腔壓力對殼體的斥力FR=FF+F△A，所受合力FR方向一直對準噴嘴，即干線與閥腔壓力均使噴嘴密封圈向立方體壓緊，依然實現(xiàn)閥門汽缸良好密封。

附圖2.1(DPE)結構及密封原理示意圖(干線壓力對導輪斥力)

附圖2.2(DPE)結構及密封原理示意圖(閥腔壓力對導輪斥力)

閥門兩個汽缸均選用雙活塞效應噴嘴結構設計，即為雙活塞效應(DPE)結構設計，它還能確保閥門兩個汽缸同時實現(xiàn)良好密封。對GroveB-5這類立方體帶有平衡孔的閥門而言，雙活塞效應密封結構是必備的標準設計方式。鑒于雙活塞效應結構的良好密封表現(xiàn)，現(xiàn)今，許多管件生產(chǎn)制造商都開始廣泛使用類似于雙密封的閥門設計結構。

在實際生產(chǎn)中，因為對DPE閥門維護不當或個別的DPE閥門設計尺寸或選定的密封圈材料不當，而這種DPE優(yōu)良的密封設計支持下成為了引發(fā)閥門打滑主要成因之一。

二、球閥打滑故障判定與排除

閥門打滑故障判定及排除步驟圖

閥門打滑故障主要成因及辨別方式：

方法1：須首先打開傳動蝸桿箱判定是否由傳動蝸桿箱內(nèi)發(fā)生嚴重磨損、軸承損毀或存在異物卡阻，造成管件未能正常操作。若判斷非此病因則踏入下邊方法。

方法2：對閥門進行排污操作，若閥腔內(nèi)有氣壓，則可初步判定打滑成因為密封座卡阻。密封噴嘴正常應有0.003英寸的縱向聯(lián)通空間,若注入的密封脂硬化、污物雜質(zhì)卡入汽缸空隙、或密封座彈簧工作不正常均可導致密封座卡阻、球閥打滑。

方法3：對閥門排污球閥，若腔內(nèi)無氣壓，則判定為由閥腔與干線壓差過大造成閥門打滑。閥腔與干線壓差過大時，密封座壓緊球面，操作轉速過大，閥門打滑未能正常操作。

閥門打滑故障的排除：

按照閥門密封原理、故障成因剖析及閥門打滑故障實地成功排除經(jīng)驗，小結打滑故障排除方式如下：

（1）傳動蝸桿箱故障：作為防治性維護，須每年定期打開蝸桿箱，檢測箱內(nèi)傳動機構潤滑、防銹及部件完好狀況，清除箱內(nèi)廢水、異物，并更換補充新鮮奶油，若聯(lián)軸器等部件破損須及時更換，以確保傳動機構工作狀態(tài)良好，球閥操作順暢。

（2）密封座卡阻故障：首先注入擦洗液熬煮（熬煮時間可依照球閥注脂狀況而定）、再經(jīng)排污排出穢物雜質(zhì)，去除密封座卡阻；若經(jīng)反復擦洗、排污，球閥仍未能正常操作球閥，可判定為密封座彈簧等部份異常，須拆裝解體管件進行檢修。

（3）閥腔與干線壓差過大：通常首先注入擦洗液煮沸后排污，清洗去密封面原有密封脂，若管件原本存在一定量內(nèi)漏，則可實現(xiàn)閥腔與干線壓力平衡；若故障仍存在，則考慮根據(jù)圖3.1所示制做排污咀注氣裝置連結到閥門排污咀平衡閥腔與干線壓差，去除打滑故障。這套平壓裝置結構簡略便于制做，且療效顯著，運用該套裝置已成功解決我公司如塘沽站某廠12〞球閥等其他多起管件打滑故障。如圖3.1機加連結件一端為快裝接頭，一端為配合排污咀插口尺寸的螺扣，建議安裝工程師按照常見管件排污咀插口型號制做一組機加連結件隨時備用。

圖3.1排污咀注氣裝置示意圖

野蠻操作的害處性：

對未能正常操作的球閥野蠻操作就能造成：

（1）球閥傳動蝸桿箱受力過大，導致箱體斷裂或箱內(nèi)蝸桿等部件形變、損壞；

（2）對密封球面導致嚴重凹痕，致使球閥嚴重內(nèi)漏，并且報廢；

（3）加力桿破裂或多人同時操作造成操作人員人身傷害。

為防止引起設備外傷、人員傷害和經(jīng)濟損失，閥門未能正常操作時避免采取使用加力桿或多人操作等野蠻模式操作！須認真剖析故障成因后妥善處理、排除故障。

三、結束語

為防治球閥打滑故障發(fā)生，提升天然食道道在用閥門的靠譜性、延長球閥使用壽命，特提出如下建議和防治性維護舉措：

1、改進排污咀安裝方法：普通球閥的排污咀是直接安裝到閥門插口上的，因為球閥或許存在內(nèi)漏，當排污咀出現(xiàn)故障或還要向閥腔注氣平壓時，應當拆裝排污咀進行修理，漏入閥腔的高壓介質(zhì)將或許對修理作業(yè)人員帶給危險。因而建議干線閥門排污咀安裝推廣兩閥組設計方法，在排污咀前改裝兩個控制閥與閥門相通，控制閥后安裝排污咀，以減少相關維護、檢修作業(yè)的便利性與安全性。另外兩閥組排污咀安裝方法還可實現(xiàn)大口徑排放，以提高漸開排污咀時形成截流冰堵的風險。如右圖4.1所示。