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2/2作者:一氣貫長(zhǎng)空球閥密封原理分析,,抱死故障的判斷排除一、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(kāi)啟、關(guān)閉閥門(mén)。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)DoublePistonEffect(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(jiàn),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2.1DoublePistonEffect(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2.2DoublePistonEffect(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)GroveB-5這類(lèi)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(mén)生產(chǎn)制造商都開(kāi)始廣泛使用類(lèi)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(kāi)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(mén)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(kāi)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)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)D3.1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〞球閥等其他多起閥門(mén)抱死故障。如圖3.1機(jī)加連接件一端為快裝接頭,一端為配合排污咀接口規(guī)格的螺扣,建議工程師根據(jù)常見(jiàn)閥門(mén)排污咀接口規(guī)格制作一組機(jī)加連接件隨時(shí)備用。圖3.1排污咀注氣裝置示意圖03野蠻操作的危害性:對(duì)無(wú)法正常操作的閥門(mén)野蠻操作能夠?qū)е拢海?)閥門(mén)傳動(dòng)齒輪箱受力過(guò)大,造成箱體破裂或箱內(nèi)齒輪等部件形變、損壞;(2)對(duì)密封球面造成嚴(yán)重劃痕,導(dǎo)致閥門(mén)嚴(yán)重內(nèi)漏,甚至報(bào)廢;(3)加力桿斷裂或多人同時(shí)操作導(dǎo)致操作人員人身傷害。為避免造成設(shè)備損傷、人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失,球閥無(wú)法正常操作時(shí)切忌采取使用加力桿或多人操作等野蠻方式操作!須認(rèn)真分析故障原因后妥善處理、排除故障。三、結(jié)束語(yǔ)為預(yù)防閥門(mén)抱死故障發(fā)生,提高天然氣管道在用球閥的可靠性、延長(zhǎng)閥門(mén)使用壽命,特提出如下建議和預(yù)防性維護(hù)措施:1、改進(jìn)排污咀安裝方式:普通球閥的排污咀是直接安裝到閥體接口上的,由于閥門(mén)可能存在內(nèi)漏,當(dāng)排污咀出現(xiàn)故障或需要向閥腔注氣平壓時(shí),必須拆卸排污咀進(jìn)行維修,漏入閥腔的高壓介質(zhì)將可能對(duì)維修作業(yè)人員帶來(lái)危險(xiǎn)。因此建議干線球閥排污咀安裝推廣兩閥組設(shè)計(jì)方式,在排污咀前加裝兩個(gè)控制閥與閥體相連,控制閥后安裝排污咀,以提高相關(guān)維護(hù)、檢修作業(yè)的便利性與安全性。另外兩閥組排污咀安裝方式還可實(shí)現(xiàn)大口徑排放,以減少漸開(kāi)排污咀時(shí)產(chǎn)生截流冰堵的風(fēng)險(xiǎn)。如下圖4.1所示。圖4.1干線球閥兩閥組排污咀安裝示意圖2、預(yù)防性維護(hù):根據(jù)閥門(mén)維護(hù)及運(yùn)行狀況,適時(shí)適量注入新鮮潤(rùn)滑脂,防止?jié)櫥蛎芊庵不斐煽ㄗ?;定期全開(kāi)/關(guān)閥門(mén)幾次,由于生產(chǎn)等原因不能全開(kāi)/關(guān)的閥門(mén),至少要定期的活動(dòng)10°至15°,重復(fù)活動(dòng)幾次能與全開(kāi)/關(guān)閥門(mén)起到近乎同等的效果,能有效防

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