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國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法

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詳細(xì)介紹

國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法

適用于供水、石化、冶金、礦山、輕紡、能源、造紙、食品、 鋼鐵等管路系統(tǒng)中對(duì)介質(zhì)流向進(jìn)行切換以及對(duì)介質(zhì)的分流或 混合流體。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,今天主要討論固定軸式球閥的結(jié)構(gòu)及其密封原理。

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一、國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法密封原理分析
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。
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。

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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。

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國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法工作原理
是靠旋轉(zhuǎn)閥桿來(lái)使閥門暢通或閉塞。球閥開關(guān)輕便,體積小,可以做成很大口徑,密封性可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,密封面與球面常在閉合狀態(tài),不易被介質(zhì)沖蝕,在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
       國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式球閥只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。平等的閥體內(nèi)腔為介質(zhì)提供了阻力很小、直通的流道。通常認(rèn)為球閥適宜直接做開閉使用,但近來(lái)的發(fā)展已將球閥設(shè)計(jì)成使它具有節(jié)流和控制流量之用。球閥的主要特點(diǎn)是本身結(jié)構(gòu)緊湊,易于操作和維修,適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì),而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì),如氧氣過(guò)氧化氫,甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的,也可以是組合式的。本類閥應(yīng)安裝在管道的水平方向。
國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法特點(diǎn)
1、浮動(dòng)球閥唇形密封閥座,確保閥門密封性能好,摩擦系數(shù)小,操作力矩小。
2、閥桿防飛結(jié)構(gòu):閥桿為下裝式,防止受壓飛出,同時(shí)可在火災(zāi)后,與閥體形成金屬接觸,確保閥桿密封。
3、防火防靜電裝置(軟密封浮動(dòng)球閥)。
4、帶鎖裝置。為防止閥門開關(guān)誤操作,在閥門全開、全關(guān)位置有鎖定孔,確保閥門處于正確位置。
5、浮動(dòng)球閥適用于經(jīng)常操作,啟閉迅速;相對(duì)體積小,重量輕,便于維修;不受安裝方向的限制;流體阻力小,無(wú)振動(dòng),噪音小。

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二、國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法抱死故障判斷與排除

球閥抱死故障判斷及排除流程圖

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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。

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國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法抱死故障的排除

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〞球閥等其他多起閥門抱死故障。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)常見閥門排污咀接口規(guī)格制作一組機(jī)加連接件隨時(shí)備用。

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國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法對(duì)無(wú)法正常操作的閥門野蠻操作能夠?qū)е拢?/section>
(1)閥門傳動(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。

國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法試驗(yàn)壓力  

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壓力等級(jí)試驗(yàn)壓力(Mpa)
公稱壓力(PN)殼體試驗(yàn)密封試驗(yàn)
1.01.51.1
1.62.51.76
2.53.82.75
4.06.04.4
6.49.67.04
16.03.02.2
-7.65.6
-15.011.0
-2.41.5
-5.84.0


國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式球閥技術(shù)規(guī)范

設(shè)計(jì)依據(jù)GB系列
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T12237
法蘭連接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度GB/T12221
結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(焊接)GB/T15188.1
連接法蘭GB/T9113、JB/T79、Hg20592
對(duì)焊端GB/T12224
試驗(yàn)和檢驗(yàn)GB/T9092


 
國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式球閥主要零件及材質(zhì)

序號(hào) No.零件名稱材質(zhì)
GBASTM
1閥體WCBA216-WCB
2密封圈PTFEPTFE
3球體1Cr18Ni9TiSS304
4螺母35A194-2H
5螺柱35CrMoAA193-B7
6右體WCBA216-WCB
7墊片柔性石墨+不銹鋼B12.10-304/F.G
8填料PTFEPTFE
9填料壓蓋WCBA216-WCB
10定位片25A105
11擋圈65MnAISI 1066
12手柄Kt33A47-667 Gr.32510
13閥桿1Cr33A276-410
14螺釘35A193-B7
15止推墊片PTFEPTFE


三、國(guó)標(biāo)浮動(dòng)式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法結(jié)束語(yǔ)

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為預(yù)防閥門抱死故障發(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,以減少漸開排污咀時(shí)產(chǎn)生截流冰堵的風(fēng)險(xiǎn)。如下圖 4.1 所示。

2、預(yù)防性維護(hù):根據(jù)閥門維護(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/關(guān)閥門幾次,由于生產(chǎn)等原因不能全開/關(guān)的閥門,至少要定期的活動(dòng)10°至15°,重復(fù)活動(dòng)幾次能與全開/關(guān)閥門起到近乎同等的效果,能有效防止傳動(dòng)機(jī)構(gòu)銹蝕和閥門抱死故障的發(fā)生。
3、定期打開傳動(dòng)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,更換補(bǔ)充新鮮黃油,若軸承等部件損壞須及時(shí)更換,降低傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障率。
3、作好排污記錄,以便分析輸氣管內(nèi)天然氣氣質(zhì)和確定排污周期。