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國標浮動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)中對介質(zhì)流向進行切換以及對介質(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，通過關(guān)閉件（球體）繞閥體中心線作 90o旋轉(zhuǎn)來開啟、關(guān)閉閥門。球閥可分為固定軸式和浮動軸式球閥兩種，今天主要討論固定軸式球閥的結(jié)構(gòu)及其密封原理。

一、國標浮動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)計球閥現(xiàn)主要用于液體管道，因此本文主要針對在氣體管道中應(yīng)用較廣的雙活塞效應(yīng)（DPE）設(shè)計球閥進行分析。
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）閥座為受力分析對象，干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，即干線與閥腔壓力均使閥座密封圈向球體壓緊，始終實現(xiàn)球閥閥座良好密封。

球閥兩個閥座均采用雙活塞效應(yīng)閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計，即為雙活塞效應(yīng)（DPE）結(jié)構(gòu)設(shè)計，它能夠確保球閥兩個閥座同時實現(xiàn)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(yīng)密封結(jié)構(gòu)是的標準設(shè)計模式。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)計結(jié)構(gòu)。
在實際生產(chǎn)中，由于對 DPE 球閥維護不當或某些的 DPE 球閥設(shè)計規(guī)格或選取的密封圈材料不當，而這些 DPE 優(yōu)良的密封設(shè)計支持下成為了導(dǎo)致球閥抱死主要原因之一。

國標浮動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。
       國標浮動式球閥只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關(guān)閉嚴密。平等的閥體內(nèi)腔為介質(zhì)提供了阻力很小、直通的流道。通常認為球閥適宜直接做開閉使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計成使它具有節(jié)流和控制流量之用。球閥的主要特點是本身結(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。
國標浮動式軟密封球閥密封原理及故障解決辦法特點
1、浮動球閥唇形密封閥座，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、浮動球閥適用于經(jīng)常操作，啟閉迅速；相對體積小，重量輕，便于維修；不受安裝方向的限制；流體阻力小，無振動，噪音小。

球閥抱死故障主要原因及判斷方法

步驟 1：須首先打開傳動齒輪箱判斷是否由傳動齒輪箱內(nèi)發(fā)生嚴重銹蝕、軸承損壞或存在異物卡阻，導(dǎo)致閥門無法正常操作。若判定非此原因則進入下面步驟。
步驟 2：對球閥進行排污操作，若閥腔內(nèi)有氣壓，則可初步判斷抱死原因為密封座卡阻。密封閥座正常應(yīng)有0.003英寸的橫向移動空間，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：對球閥排污，若腔內(nèi)無氣壓，則判斷為由閥腔與干線壓差過大導(dǎo)致球閥抱死。閥腔與干線壓差過大時，密封座壓緊球面，操作扭矩過大，球閥抱死無法正常操作。

根據(jù)球閥密封原理、故障原因分析及球閥抱死故障實地成功排除經(jīng)驗，總結(jié)抱死故障排除方法如下：
（1）傳動齒輪箱故障：作為預(yù)防性維護，須每年定期打開齒輪箱，檢查箱內(nèi)傳動機構(gòu)潤滑、防銹及部件完好情況，清理箱內(nèi)污水、異物，并更換補充新鮮黃油，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(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，須拆卸解體閥門進行檢修。
（3）閥腔與干線壓差過大：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內(nèi)漏，則可實現(xiàn)閥腔與干線壓力平衡；若故障仍存在，則考慮按照圖 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)格制作一組機加連接件隨時備用。