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提升管 线球阀的国产化使用率——上篇球阀基本原理篇(全焊接 球阀的结构特点)

四、输气管 线直埋全焊接球阀的技术特点

城市次高压、高压天 然气管道要求管线必须结构简单、启闭迅速、流体阻力小、密封性能好、耐腐蚀,维护保养简单、运行可 靠和使用寿命长。张家港 港华燃气公司曾建设的高压管线(2.5MPa)中采用了美国卡麦隆(CAMERON)公司生产的 DIN500 公称压力为 50MPa 的直埋全焊接全通径,很好地 解决了国内一般管道球阀经常出现的内漏、阀杆泄漏、阀门外 表面腐蚀及维护保养难的问题.

一、全焊接 球阀的结构特点

1.1 全焊接式结构

球阀阀体由 6 部分锻 造的壳体装配后焊接而成,结构紧凑、整个球阀浑然一体.目前国 内生产使用的大口径球阀多为分体三片式构造,各部分 之间采用螺栓连接。与三片式球阀相比,在强度 相同的情况下全焊接式球阀锻件的壁厚可做得很薄。阀门重 量可减轻四分之一,同时对 管道弯曲和挤压的抵抗力增强;由于取 消了阀体法兰和螺栓,外形尺寸减小,同叫还 消除了潜在的外漏通道。另外,阀体焊 接结构内部曲线流畅.保持了 与管道的润滑连接无死角,介质流动性好。

1.2 框轴固定球设计

球阀根 据球体形式可分为固定球和浮动球两种。国内产 品一般采用的浮动球结构,球体在 介质的压力作用下球体紧压在出口端的密封面上,达到封闭目的,一旦阀 体进出口压力差较大时,因扭距 很大往往打开很难。全焊接 球阀采用了高强度的缎钢阀杆,由外包 PTFE(聚四氟乙烯)的不锈 钢轴承做支撑转动平滑精确。由于枢 轴支撑的阀杆可以吸收管线介质压力产生的推力,并且可 以减少阀球和阀座之间的摩擦,因此即使在全压差下,操作凹 门的扭矩仍然要求很低,球阀开关自如。

1.3 旋转阀座设计

当球阀 在接近全关或刚刚开启时,阀球与 阀座之间的窄点位置(9 点钟位置)因天然 气被节流成高速湍流而受到高速冲刷,成为阀 座密封磨损最严重的区城.最后引起泄漏。DN300(及以上尺寸)的 CAMERON(卡麦隆)球阀采 用了独特的旋转阀座.每次开 启或关闭阀门时.上下游 的阀座被阀球上的拨片拨动旋转 15 摄氏度,这样整 个阀座密封面轮流受天然气冲刷,阀门开或关12次之后 同一部位才重新受冲刷一次,整个阀 座磨损保持均匀,工作寿命大大延长。常规球 阀的阀座是固定的,长时间 运行后阀座受损伤的部位也是固定的往往会引发内沥。另一方面.管道在 运行一段时间后一些有害的沉积物会堆积在阀座环上,引起常 规球阀阀座卡死或者无法正常密封,而旋转 阀座在转动时则可清除阀座表面的异物。

1.4 阀杆及 二级阀座紧急注脂密封

阀杆上 部区域的密封材料 PFFE 是一种 低摩擦耐老化材料,使用寿命长。DN50(及以上尺寸)的全焊 接球阀阀杆还备有密封脂注入系统,一旦球 阀阀座之间进入异物而损坏密封面,仍然可 以通过二级阀座注入专用密封脂维持密封。常规球 阀则不具有密封脂注入结构.一旦密 封面损坏发生内漏,只有更换整个球阀.

1.5 阀腔压 力的自动内部泄放及双隔断中腔放压

球阀虽 采取上下游双阀座隔断密封,但长期 运行的阀座不可避免出现磨损;当阀门 处于关闭状态时,上游阀 座可能会出现一定的内漏,内漏的 介质进入阀球中腔。特殊设 计的下游阀座可有效避免阀球中腔超压,一旦阀 腔压力超过下游压力约 138KPa 时,会将下 游阀座推离球体,使压力 泄放到下游管道中。球阀安 装了与中腔连通的放压管,并将放压管引出地面,无论阀 门处于全开或全关位置,均可打开阀腔关断阀,泄放中腔压力.通过释 放中腔压力也可检测阀座密封性能。

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