趙家順　賴康

一、球閥密封原理分析

球閥一般由靜止件（閥體）與關(guān)閉件（球體）兩部分組成，通過(guò)關(guān)閉件（球體）繞閥體中心線作 90º旋轉(zhuǎn)來(lái)開啟、關(guān)閉閥門。球閥可分為固定軸式和浮動(dòng)軸式球閥兩種，我們這里主要討論固定軸式球閥的結(jié)構(gòu)及其密封原理。

球閥對(duì)氣體介質(zhì)的密封是靠球體與閥座密封圈緊密結(jié)合形成的軟密封實(shí)現(xiàn)的。閥座密封原理隨閥座結(jié)構(gòu)不同而各有差異，主要可分為雙活塞效應(yīng)（DPE）和下游自泄放(SR) 兩種。

下游自泄放設(shè)計(jì)球閥現(xiàn)主要用于液體管道，因此本文主要針對(duì)在氣體管道中應(yīng)用較廣的雙活塞效應(yīng)（DPE）設(shè)計(jì)球閥進(jìn)行分析。

01　雙活塞效應(yīng) Double Piston Effect (DPE)閥座結(jié)構(gòu)與密封原理分析

在以下雙活塞效應(yīng)(DPE)密封結(jié)構(gòu)示意圖中，各作用力均描述如下：

FF—閥座彈簧彈力        F△A—干線/閥腔壓力對(duì)閥座作用合

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(yīng)結(jié)構(gòu)(DPE)閥座為受力分析對(duì)象，干線壓力與閥腔壓力對(duì)閥座的作用力 FR= FF+ F△A，所受合力 FR 方向始終指向閥座，即干線與閥腔壓力均使閥座密封圈向球體壓緊，始終實(shí)現(xiàn)球閥閥座良好密封。

附圖 2.1 Double Piston Effect (DPE)結(jié)構(gòu)及密封原理示意圖(干線壓力對(duì)閥座作用力)

附圖 2.2 Double Piston Effect (DPE)結(jié)構(gòu)及密封原理示意圖(閥腔壓力對(duì)閥座作用力)

球閥兩個(gè)閥座均采用雙活塞效應(yīng)閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即為雙活塞效應(yīng)(DPE) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它能夠確保球閥兩個(gè)閥座同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好密封。對(duì) Grove B-5這類球體帶有平衡孔的球閥而言，雙活塞效應(yīng)密封結(jié)構(gòu)是必備的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模式。鑒于雙活塞效應(yīng)結(jié)構(gòu)的良好密封表現(xiàn)，近些年，許多閥門生產(chǎn)制造商都開始廣泛使用類似于雙密封的球閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于對(duì) DPE 球閥維護(hù)不當(dāng)或某些的 DPE 球閥設(shè)計(jì)規(guī)格或選取的密封圈材料不當(dāng)，而這些 DPE 優(yōu)良的密封設(shè)計(jì)支持下成為了導(dǎo)致球閥抱死主要原因之一。

二、球閥抱死故障判斷與排除

球閥抱死故障判斷及排除流程圖

01　球閥抱死故障主要原因及判斷方法：

步驟 1：須首先打開傳動(dòng)齒輪箱判斷是否由傳動(dòng)齒輪箱內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重銹蝕、軸承損壞或存在異物卡阻，導(dǎo)致閥門無(wú)法正常操作。若判定非此原因則進(jìn)入下面步驟。

步驟 2：對(duì)球閥進(jìn)行排污操作，若閥腔內(nèi)有氣壓，則可初步判斷抱死原因?yàn)槊芊庾ㄗ?。密封閥座正常應(yīng)有 0.003 英寸的橫向移動(dòng)空間,若注入的密封脂硬化、污物雜質(zhì)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。

步驟 3：對(duì)球閥排污，若腔內(nèi)無(wú)氣壓，則判斷為由閥腔與干線壓差過(guò)大導(dǎo)致球閥抱死。閥腔與干線壓差過(guò)大時(shí)，密封座壓緊球面，操作扭矩過(guò)大，球閥抱死無(wú)法正常操作。

02　球閥抱死故障的排除：

根據(jù)球閥密封原理、故障原因分析及球閥抱死故障實(shí)地成功排除經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)抱死故障排除方法如下：

（1）傳動(dòng)齒輪箱故障：作為預(yù)防性維護(hù)，須每年定期打開齒輪箱，檢查箱內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑、防銹及部件完好情況，清理箱內(nèi)污水、異物，并更換補(bǔ)充新鮮黃油，若軸承等部件損壞須及時(shí)更換，以確保傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)良好，閥門操作順暢。

（2）密封座卡阻故障：首先注入清洗液浸泡（浸泡時(shí)間可根據(jù)閥門注脂情況而定）、再經(jīng)排污排出污物雜質(zhì)，消除密封座卡阻；若經(jīng)反復(fù)清洗、排污，閥門仍無(wú)法正常操作，可判斷為密封座彈簧等部分異常，須拆卸解體閥門進(jìn)行檢修。

（3）閥腔與干線壓差過(guò)大：一般首先注入清洗液浸泡后排污，清洗掉密封面原有密封脂，若閥門本身存在一定量?jī)?nèi)漏，則可實(shí)現(xiàn)閥腔與干線壓力平衡；若故障仍存在，則考慮按照?qǐng)D 3.1 所示制作排污咀注氣裝置連接到球閥排污咀平衡閥腔與干線壓差，消除抱死故障。這套平壓裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制作，且效果明顯，利用該套裝置已成功解決我公司如大港站某廠 12