趙家順　賴（lài）康

一、球閥密封原理分析

球閥一般由靜止（zhǐ）件（閥體（tǐ））與關閉件（球體）兩（liǎng）部分組成，通過關閉件（jiàn）（球體）繞閥體中心線作 90º旋轉來開啟、關閉閥（fá）門。球閥可分為（wéi）固（gù）定軸式和浮動軸式球閥（fá）兩種，我們這裏主要討（tǎo）論固定軸（zhóu）式球閥的結構及其密封原理（lǐ）。

球閥對氣體介質的密封是靠球體與閥座密封圈緊密結合形成（chéng）的軟密封（fēng）實現的。閥座密封原理（lǐ）隨閥座結構不同（tóng）而各有差異，主要可分為雙活塞效應（DPE）和下遊自泄（xiè）放(SR) 兩種。

下遊自泄放設計球閥現主要用（yòng）於液體管道，因此本文主要針對在氣體管道中應用較廣的（de）雙活塞效應（DPE）設計球閥進行分析。

01　雙活塞效應 Double Piston Effect (DPE)閥座結構與密封原理（lǐ）分析

在以下雙活塞效應(DPE)密封結構示（shì）意圖中，各作用力均（jun1）描述如下：

FF—閥座彈簧彈力        F△A—幹線/閥腔壓力對閥座作用合

FR—閥座所受（shòu）合力        A—合（hé）力作（zuò）用麵積

由附圖2.1與（yǔ）附圖2.2可見（jiàn），以雙活塞效應（yīng）結構(DPE)閥（fá）座為受力（lì）分析（xī）對象（xiàng），幹（gàn）線壓力與閥腔壓力對閥座的作用力 FR= FF+ F△A，所受合力 FR 方向始終指向閥座，即幹（gàn）線與閥（fá）腔壓力均使閥座（zuò）密封圈向球（qiú）體壓緊，始（shǐ）終實現球閥閥座良好密封。

附圖 2.1 Double Piston Effect (DPE)結構及密封原理示意圖(幹線壓力對閥座作（zuò）用力)

附圖 2.2 Double Piston Effect (DPE)結構（gòu）及密封原理示意圖(閥腔壓力對（duì）閥（fá）座作用力)

球閥兩個閥座均采用雙活塞效應閥座結構設計，即為雙活塞效應(DPE) 結構設計，它（tā）能夠確保球閥兩個閥座同時實現良好密封。對 Grove B-5這類球體帶有平衡孔的球閥而言，雙活塞效應密封結構是必備的標（biāo）準設計模式。鑒於雙活塞效（xiào）應結構的良好密封表現，近些（xiē）年，許多閥門生產製造商都開始廣泛使用類似於雙密封的球閥（fá）設計結構。

在實際生（shēng）產中，由於對 DPE 球閥維護不當或某些的 DPE 球（qiú）閥設計規格或選取的密封圈材料不當，而這些 DPE 優良的密封設（shè）計支持下成為了導致球閥抱死主要原因（yīn）之一。

二、球閥抱死故障判（pàn）斷與排（pái）除

球閥抱死故障判斷及排除流（liú）程圖（tú）

01　球（qiú）閥抱死故障主要原（yuán）因及判斷（duàn）方法：

步驟 1：須首先打開傳動齒輪箱判斷（duàn）是否由傳動齒輪箱內發生嚴重鏽蝕、軸承損壞或存在異物卡阻，導致閥門無法正常操作。若（ruò）判定非此原因則進入下（xià）麵（miàn）步驟。

步驟 2：對球閥（fá）進行排汙操作，若閥腔內有氣（qì）壓，則可初步判斷抱死原因為密封座卡阻。密封閥（fá）座正常應有 0.003 英寸的橫向移動空間,若注（zhù）入的密封脂硬化、汙物雜質卡入閥座縫隙、或密封座彈簧工作不正常均可造成密封座卡阻、球閥抱死。

步（bù）驟 3：對球閥排汙（wū），若腔內無氣壓（yā），則判斷為由閥腔與幹線壓差過大導致球閥抱死。閥腔與幹線壓差過大時，密封座壓緊球麵，操作扭矩（jǔ）過大，球閥抱死無法正常操（cāo）作。

02　球閥抱死故障的排除：

根（gēn）據球閥密封原理、故障原因分析及球（qiú）閥抱死故障實地成功排除經驗，總（zǒng）結抱死故障排除方法如下：

（1）傳動齒輪箱故障：作為預防性維護，須每年定期打開齒輪（lún）箱，檢（jiǎn）查箱內傳動機構潤滑、防鏽及部件完好情況，清理箱內汙水、異物，並更換補充新（xīn）鮮黃油，若軸承等部件損壞須及時更換，以確保傳動機構（gòu）工作狀態良好，閥門操作順暢。

（2）密封座卡阻故（gù）障：首先注入清洗液浸泡（浸泡時間可根據閥門注脂情況而定）、再經排汙排（pái）出（chū）汙物（wù）雜質，消除密封座卡阻（zǔ）；若經反複清（qīng）洗（xǐ）、排汙，閥門仍無法正常操作，可判斷為密（mì）封座（zuò）彈簧等（děng）部分異常（cháng），須拆卸解體閥門進行檢修。

（3）閥腔與幹線壓（yā）差過大：一般（bān）首先注入清（qīng）洗液浸泡後排汙，清洗掉密封麵原有密（mì）封脂，若閥門本身存在一定量內漏，則可實現閥腔與幹線壓力平衡；若故障（zhàng）仍存在，則考慮按照圖 3.1 所示製作排汙（wū）咀（jǔ）注氣裝置連（lián）接到球閥排汙（wū）咀平衡閥腔與幹線壓差，消除抱死故障。這套（tào）平壓裝置結構簡（jiǎn）單（dān）易於製作，且（qiě）效果明顯，利用該套裝置已（yǐ）成功解決我公司如大港站某廠 12〞球閥等其他多起閥門抱死故障（zhàng）。如圖 3.1 機加連接件一端為快裝接頭，一端為（wéi）配合排汙咀接口規格的螺（luó）扣，建議工程師（shī）根據常見閥（fá）門排汙咀接口規格製作一組機加連接件隨時備用。

圖 3.1 排汙（wū）咀注氣裝置示意圖

03　野蠻操作的危害性：

對無法正常操作的閥門（mén）野蠻操作能夠導（dǎo）致：

（1）閥門傳動齒輪箱受力過大，造成箱體破裂或箱內齒輪等部件形變、損壞；

（2）對密封球麵造成嚴重劃痕，導致閥門嚴重內漏，甚至報（bào）廢；

（3）加力杆斷裂或多人同時操作導致操作人員人身傷害。

為避免造成設備損傷（shāng）、人員傷（shāng）害（hài）和經濟損失，球閥無法正常操作時切忌采取使（shǐ）用加力杆或多人操作等野（yě）蠻方式操作！須（xū）認（rèn）真（zhēn）分（fèn）析故障原因後妥善處理、排除故（gù）障。

三、結束語

為預防閥門抱死故障發生，提高天然氣管道（dào）在（zài）用球閥的可靠（kào）性、延（yán）長閥門使用壽命，特提出如下建（jiàn）議和預防（fáng）性維護措（cuò）施：

1、改進排汙咀安裝方式：普通球閥的排汙咀是直接安裝到閥體接口（kǒu）上（shàng）的，由於閥門可能存在內漏，當排汙咀出現故障或需要向閥腔注氣平壓時，必須拆卸排汙咀進行維修，漏入閥腔（qiāng）的高壓介質將可能對（duì）維修作業人員帶來危險。因此建議幹線球（qiú）閥排汙咀（jǔ）安裝推廣兩（liǎng）閥組設（shè）計方式，在排汙咀前加（jiā）裝（zhuāng）兩（liǎng）個控製閥（fá）與閥體相連，控製閥後安裝排汙咀，以提高相關維護、檢修作業的便（biàn）利性與安全性。另外兩閥組排（pái）汙咀安裝（zhuāng）方式還可（kě）實現（xiàn）大口徑排放，以減少（shǎo）漸開排汙咀時產生截流冰堵（dǔ）的風險。如下圖 4.1 所示。

圖 4.1 幹線球閥兩閥組排（pái）汙咀安裝示意圖

2、預（yù）防性維護：根據（jù）閥門（mén）維護及運行狀況，適時適量注入新鮮潤滑脂，防止潤滑（huá）脂或密封脂硬（yìng）化造成卡阻；定期全開/關閥門幾次（cì），由於生產等原因不能全（quán）開/關的閥門，至少要（yào）定期的活動 10°至（zhì）15°，重複活動幾次能與全開/關閥門起到近乎同等的效果，能有效防止傳動機構鏽蝕和閥（fá）門抱死故障的發生。

3、定期打開傳動齒輪箱（xiāng）檢（jiǎn）查箱內傳動機（jī）構潤滑、防鏽及（jí）部件（jiàn）完好情況，清理箱內汙水、異物，更換（huàn）補充（chōng）新鮮黃油，若軸承等部件損壞須及時更換，降低傳動機構故障率。

3、作好排汙記錄（lù），以便分析輸（shū）氣管內天（tiān）然氣氣（qì）質和確定排汙周期。

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