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球閥 介紹

球閥

球閥結構

球閥(fa)是由旋塞閥(fa)演變而來的,它的啟閉件作為一個球體,利用球體繞(rao)閥(fa)桿的軸線旋轉(zhuan) 90 度實現開啟和關閉的目的。

球閥作用

球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質流動方向,設計成 V 形開口的球閥還具有良好的流量調節功能。
球閥不僅結構簡單、密封性能好,而且在一定的公稱通經范圍內體積較小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小,并且驅動力矩小,操作簡便、易實現快速啟閉,是近十幾年來發展最快的閥門品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業發達國家,球閥的使用非常廣泛,使用品種和數量仍在繼續擴大,并向高溫、高壓、大口經、高密封性、長壽命、優良的調節性能以及一閥多功能方向發展,其可靠性及其他性能指標均達到較高水平,并已部分取代閘閥、截止閥、調節閥。
隨著球(qiu)閥(fa)的(de)(de)技(ji)術進步,在(zai)可(ke)以(yi)預見的(de)(de)短時見內,特別是在(zai)石油天然(ran)氣管線(xian)上(shang)、煉(lian)油裂解裝置(zhi)上(shang)以(yi)及(ji)核工(gong)(gong)業上(shang)將有更廣(guang)泛(fan)的(de)(de)應用。此外,在(zai)其他工(gong)(gong)業中(zhong)的(de)(de)大(da)中(zhong)型口徑、中(zhong)低(di)壓力領域,球(qiu)閥(fa)也將會成為主導(dao)的(de)(de)閥(fa)門類型之(zhi)一(yi)。

球閥的優點

  • 具有最低的流阻(實際上為零)。
  • 因在工作時不會卡住(在無潤滑劑時),故能可靠地應用與腐蝕性介質和低沸點液體中。
  • 在較大地壓力和溫度范圍內,能實現完全密封。
  • 可實現快速啟閉,某些結構的啟閉時間僅為 0.05~0.1s,以保證能用于試驗臺的自動化系統中。快速啟閉閥門時,操作無沖擊。
  • 球型關閉件能在位置上自動定位。
  • 工作介質在雙面上密封可靠。
  • 在全開和全閉時,球體和閥座的密封面與介質隔離,因此高速通過閥門的介質不會引起密封面的侵蝕。
  • 結構緊湊、重量輕,可以認為它時用于低溫介質系統的最合理的閥門結構。
  • 閥體對稱,尤其時焊接閥體結構,能很好地承受來自管道的應力。
  • 關閉件能承受關閉時的高壓差。
  • 全焊接閥體的球閥,可以直埋于地下,使閥門內件不受侵蝕,最高使用壽命可達 30 年,是石油、天然氣管線最理想的閥門。

由于球閥有上述優點,所以適用范圍很廣,球閥可適用于:

  • 公稱通經從 8mm 到 1200mm。
  • 公稱壓力從真空到 42MPa。
  • 工作溫度從 -204℃~815℃。

球閥密封性

球閥最主要的(de)(de)(de)閥座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)圈材(cai)料(liao)就是(shi)聚(ju)四(si)氟(fu)乙(yi)烯(xi)(PTFE),它(ta)對幾乎所有的(de)(de)(de)化學物質都是(shi)惰性的(de)(de)(de),且(qie)具有摩(mo)擦系數(shu)小(xiao)、性能(neng)穩定、不易老化、溫(wen)度適(shi)用(yong)范圍(wei)廣和密(mi)(mi)封(feng)性能(neng)優良(liang)(liang)的(de)(de)(de)綜合性特點。但(dan)聚(ju)四(si)氟(fu)乙(yi)烯(xi)的(de)(de)(de)物理特性,包括(kuo)較高的(de)(de)(de)膨脹系數(shu),對冷流的(de)(de)(de)敏感(gan)性和不良(liang)(liang)的(de)(de)(de)熱傳導性,要求閥座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)的(de)(de)(de)設計必須圍(wei)繞這(zhe)些特性進行。閥座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)的(de)(de)(de)塑(su)性材(cai)料(liao)也包括(kuo)填充(chong)聚(ju)四(si)氟(fu)乙(yi)烯(xi)、尼龍和其他許多材(cai)料(liao)。但(dan)是(shi),當密(mi)(mi)封(feng)材(cai)料(liao)變硬時,密(mi)(mi)封(feng)的(de)(de)(de)可靠性就要受到破(po)壞(huai),特別(bie)是(shi)在低(di)壓差的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)。此(ci)外(wai),像丁青橡(xiang)膠這(zhe)樣的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠也可用(yong)作閥座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)材(cai)料(liao),但(dan)它(ta)所適(shi)用(yong)的(de)(de)(de)介(jie)質和使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)溫(wen)度范圍(wei)藥受到限(xian)制。另外(wai),如果介(jie)質不潤滑,使(shi)用(yong)合成(cheng)橡(xiang)膠容(rong)易卡住球體。

為了滿足高溫(wen)、高壓、強沖蝕、長(chang)(chang)壽命(ming)等工(gong)(gong)業應用(yong)的(de)(de)使(shi)用(yong)要求(qiu),近(jin)十幾年(nian)來(lai),金(jin)屬密封球(qiu)閥(fa)得到(dao)了很大的(de)(de)發(fa)展。尤其在工(gong)(gong)業發(fa)達的(de)(de)國(guo)家,如美國(guo)、意大利、德國(guo)、西班牙、荷蘭等,對球(qiu)閥(fa)的(de)(de)結(jie)構不(bu)斷改(gai)進,出現(xian)全焊接閥(fa)體直埋式球(qiu)閥(fa)、升降式球(qiu)閥(fa)、使(shi)球(qiu)閥(fa)在長(chang)(chang)輸(shu)管線、煉油(you)裝置等工(gong)(gong)業領域的(de)(de)應用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)廣泛,出現(xian)了大口徑(3050mm)、高壓力(70MPa)、寬溫(wen)度(du)范圍(wei)(-196~815℃)的(de)(de)球(qiu)閥(fa),從(cong)而使(shi)球(qiu)閥(fa)的(de)(de)技術達到(dao)一個全新的(de)(de)水平(ping)。

球閥設計與制造

由于計(ji)(ji)(ji)(ji)算機(ji)輔(fu)助(zhu)設計(ji)(ji)(ji)(ji)(CAD)和(he)(he)計(ji)(ji)(ji)(ji)算機(ji)輔(fu)助(zhu)制(zhi)造(zao)(CAM)以(yi)及柔性(xing)(xing)(xing)制(zhi)造(zao)系(xi)統(FMS)在閥門(men)行業的(de)應用(yong)(yong)(yong),使(shi)(shi)(shi)球(qiu)(qiu)閥的(de)設計(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)制(zhi)造(zao)達到一個全新(xin)的(de)水平(ping)。不但(dan)全面(mian)革新(xin)了(le)閥門(men)的(de)設計(ji)(ji)(ji)(ji)計(ji)(ji)(ji)(ji)算方式,減輕了(le)專(zhuan)業技術(shu)人(ren)員繁重的(de)重復性(xing)(xing)(xing)常規設計(ji)(ji)(ji)(ji)工作,使(shi)(shi)(shi)技術(shu)人(ren)員有(you)更多的(de)精(jing)力用(yong)(yong)(yong)于改(gai)進、提(ti)高(gao)產(chan)(chan)品(pin)性(xing)(xing)(xing)能和(he)(he)新(xin)產(chan)(chan)品(pin)開發,縮短新(xin)產(chan)(chan)品(pin)的(de)研究開發周期(qi)、全面(mian)提(ti)高(gao)勞動生產(chan)(chan)率,而且在升(sheng)降(jiang)桿式金屬密(mi)封球(qiu)(qiu)閥的(de)研制(zhi)開發過(guo)程(cheng)中(zhong),由于 CAD/CAM 的(de)應用(yong)(yong)(yong),出(chu)現了(le)由計(ji)(ji)(ji)(ji)算機(ji)輔(fu)助(zhu)設計(ji)(ji)(ji)(ji)、由計(ji)(ji)(ji)(ji)算機(ji)輔(fu)助(zhu)數(shu)控機(ji)床加(jia)工制(zhi)造(zao)的(de)閥桿螺旋扁(bian),使(shi)(shi)(shi)金屬密(mi)封球(qiu)(qiu)閥在啟閉(bi)過(guo)程(cheng)中(zhong)無任何擦傷和(he)(he)磨(mo)損,從(cong)而使(shi)(shi)(shi)球(qiu)(qiu)閥的(de)密(mi)封性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命大(da)大(da)提(ti)高(gao)。球(qiu)(qiu)閥在完(wan)全開啟時,流阻很小,幾乎等于零,因(yin)此等徑球(qiu)(qiu)閥廣泛應用(yong)(yong)(yong)于石油天然氣(qi)管線中(zhong),因(yin)為容易清掃管線。由于球(qiu)(qiu)閥的(de)球(qiu)(qiu)體在啟閉(bi)過(guo)程(cheng)中(zhong)帶(dai)有(you)擦拭(shi)性(xing)(xing)(xing),故大(da)多數(shu)球(qiu)(qiu)閥可用(yong)(yong)(yong)于帶(dai)懸浮固體顆粒的(de)介(jie)(jie)質中(zhong),依(yi)據(ju)密(mi)封圈的(de)材料(liao)也可用(yong)(yong)(yong)于粉狀和(he)(he)顆粒狀的(de)介(jie)(jie)質。

球閥適用場合

由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料,因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質的作用下,于塑料閥座之間相互壓緊來完成的(浮動球球閥)。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下,局部地區發生彈塑變形。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度,保證球閥的密封性能。
又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成,故在選擇球閥的結構和性能上,要考慮球閥的耐火和防火,特別是在石油、化工、冶金等部門,在易燃、易爆介質的設備和管路系統中使用球閥,更應注意耐火和防火。
通常,在雙位調節、密封性能嚴格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動作迅速(1/4 轉啟閉)、高壓截止(壓差大)、低噪聲、有氣穴和氣化現象、向大氣少量滲漏,操作力矩小、流體阻力小的管路系統中,推薦使用球閥。
球閥也適用于輕型結構、低壓截止(壓差小)、腐蝕性介質的管路系統中。
在低溫(深冷)裝置和管路系統中也可選用球閥。
在冶金行業的氧氣管路系統中,需使用經過嚴格脫脂處理的球閥。
在輸油管線和輸氣管線中的主管線需埋設在地下時,需使用全通徑焊接式球閥。
在要求具有調節性能時,需選用帶V形開口的專用結構的球閥。
在(zai)石(shi)油(you)(you)、石(shi)油(you)(you)化(hua)工(gong)(gong)、化(hua)工(gong)(gong)、電力、城市建設中,工(gong)(gong)作溫度在(zai) 200℃ 以上的管路系統(tong)可選用金(jin)(jin)屬對金(jin)(jin)屬密(mi)封的球(qiu)閥。

球閥適用原則

  • 石油、天然氣的輸送主管線、需要清掃管線的,又需埋設在地下的,選用全通經、全焊接結構的球閥;埋設在地上的,選擇全通經焊接連接或法蘭連接的球閥;支管,選用法蘭連接、焊接連接,全通經或縮徑的球閥。
  • 成品油的輸送管線和貯存設備,選用法蘭連接的球閥。
  • 城市煤氣和天然氣的管路上,選用法蘭連接和內螺紋連接的浮動球閥。
  • 冶金系統中的氧氣管路系統中,宜選用經過嚴格脫脂處理,法蘭連接的固定球球閥。
  • 低溫介質的管路系統和裝置上,宜選用加上閥蓋的低溫球閥。
  • 煉油裝置的催化裂化裝置的管路系統上,可選用升降桿式球閥。
  • 化工系統的酸堿等腐蝕性介質的裝置和管路系統中,宜選用奧氏體不銹鋼制造的、聚四氟乙烯為閥座密封圈的全不銹鋼球閥。
  • 冶金系統、電力系統、石化裝置、城市供熱系統中的高溫介質的管路系統或裝置上,可選用金屬對金屬密封球閥。
  • 需要進行流量調節時,可選用蝸輪蝸桿傳動的、氣動或電動的帶 V 形開口的調節球閥。

球閥安裝注意事宜

安裝前的準備 1、球閥前后管線已準備好。前后管道應同軸,兩法蘭密封面應平行。管道應能承受球閥的重量,否則管道上必須配有適當的支撐。
2、把閥前后管線吹掃干凈,清除掉管道內的油污、焊渣和一切其它雜質。
3、核對球閥的標志,查明球閥完好無損。將閥全開全閉數次證實其工作正常。
4、拆去球閥兩端連接法蘭上的保護件。
5、檢查閥孔清除可能有的污物,然后清洗閥孔。閥座與球之間即使僅有微小顆粒的異物也可能會損傷閥座密封面。
安裝 1、把閥裝上管線。閥的任何一端都可裝在上游端。用手柄驅動的閥可安裝在管道上的任意位置。但帶有齒輪箱或氣動驅動器的球閥應直立安裝,即安裝在水平管道上,且驅動裝置處于管道上方。
2、閥法蘭與管線法蘭間按管路設計要求裝上密封墊。
3、法蘭上的螺栓需對稱、逐次、均勻擰緊。
4、連接氣動管線(采用氣動驅動器時)。
安裝后的檢查 1、操作驅動器啟、閉球閥數次,應靈活無滯澀,證實其工作正常。
2、按管路設計要求對管道與球閥間的法蘭結合面進行密封性能檢查。

球閥的維修

  • 必須先查明球閥上、下游管道確已卸除壓力后,才能進行拆卸分解操作。
  • 分解及再裝配時必須小心防止損傷零件的密封面,特別是非金屬零件,取出 O 型圈時宜使用專用工具。
  • 裝配時法蘭上的螺栓必須對稱、逐步、均勻地擰緊。
  • 清洗劑應與球閥中的橡膠件、塑料件、金屬件及工作介質(例如燃氣)等均相容。工作介質為燃氣時,可用汽油(GB484-89)清洗金屬零件。非金屬零件用純凈水或酒精清洗。
  • 分解下來的單個零件可以用浸洗方式清洗。尚留有未分解下來的非金屬件的金屬件可采用干凈的細潔的浸漬有清洗劑的綢布(為避免纖維脫落粘附在零件上)擦洗。清洗時須去除一切粘附在壁面上的油脂、污垢、積膠、灰塵等。
  • 非金屬零件清洗后應立即從清洗劑中取出,不得長時間浸泡。
  • 清洗后需待被洗壁面清洗劑揮發后(可用未浸清洗劑的綢布擦)進行裝配,但不得長時間擱置,否則會生銹、被灰塵污染。
  • 新零件在裝配前也需清洗干凈。
  • 使用潤滑脂潤滑。潤滑脂應與球閥金屬材料、橡膠件、塑料件及工作介質均相容。工作介質為燃氣時,可用例如特 221 潤滑脂。在密封件安裝槽的表面上涂一薄層潤滑脂,在橡膠密封件上涂一薄層潤滑脂,閥桿的密封面及摩擦面上涂一薄層潤滑脂。
  • 裝配時應不允許有金屬碎屑、纖維、油脂(規定使用的除外)灰塵及其它雜質、異物等污染、粘附或停留在零件表面上或進入內腔。