天然气管道球阀的工作原理和维护.doc

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天然气管道球阀的工作原理和维护

管道球阀的基本组成及工作原理
1．基本结构组成
一般天然气管道用球阀主要是由阀体、阀座、球体、阀杆及传动装置组成。球阀的主要功能是接通和切断管道中流体的通道，球阀是通过传动装置让球体旋转90°来实现开、关功能的。
常用的天然气管道球阀主要有浮动球结构和固定球结构两大类。①浮动式球阀的球体是可以浮动的，在天然气压力的作用下，球体将被紧紧压到出口侧的密封圈上，这是将形成单密封，阀前阀座的密封不能保证。这种结构的球阀特点是结构简单、单侧密封性能好，但其密封面承受的压力较大，故启闭力矩大。②而固定式结构球阀的球体具有上、下转轴，下部转轴被固定在阀体下部的轴承上，上部与阀杆相连。球体可沿与阀门通道垂直的轴线转动，不能像浮动结构球阀一样球体可以侧向移动。因此，固定球球阀工作时，阀前流体的压力只传给轴承和阀杆，不会对阀座造成压力，所以固定球阀转矩小，阀座变形小，密封性能稳定，使用寿命长。固定球阀的阀座是浮动的，浮动阀座借助阀座后弹簧的压力和天然气的压力压紧球体，从而实现密封。
2．球阀的阀座结构
国内天然气管道最常用的球阀有CAMERON球阀、GROVE球阀、上海詹姆斯·莱来斯球阀、自贡球阀等，最常用的阀座结构有以下几种形式。
(1)普通阀座
普通阀座一般用在直径等于小于200mm浮动阀座的球阀上[1]。普通阀座主要是在预紧力或流体的压力作用下，阀座与球体压紧，并使阀座材料产生塑性变形而达到密封，其密封效果取决于阀座在流体的作用下或预紧力的作用下，能够补偿球体不圆度和表面微观不平度的程度。这种阀座结构简单，加工制造方便，应用较为普遍。
(2)弹性阀座
弹性阀座形式相对较多，但天然气管线上常用的有螺旋弹簧组阀座和碟形弹簧阀座，这两种阀座都是靠弹簧的弹力和流体的压力将阀座推向球体，从而达到密封。这两种阀座有很好的双向密封能力和良好的弹性补偿能力，但对于螺旋弹簧组阀座来说，每一支弹簧的刚度很难做到一致，以致阀座受力不均，影响阀门的密封性能。相比之下，碟形弹簧的结构简单、紧凑、加工方便，且受力均匀。因此应用相当广泛。
(3)旋转阀座
球阀在打开瞬间或关闭终了前，球体与阀座之间形成月牙形的狭窄通道，于是天然气被节流而呈高速喘流湍流状态，经常导致阀座被冲蚀而发生内漏。旋转阀座的主要特点是阀门在启闭过程中，阀座可沿通道的轴线作旋转运动，通过开关阀门使阀座旋转，可使阀座沿圆周方向均匀磨损，改善工作状况，延长使用寿命。

管道球阀的维护和管理技术
1．施工期的维护和管理
在施工期对球阀进行科学的管理和维护，是非常重要的，在施工期对设备管理到位，维护科学，不但可以保证安全，而且可以大大降低施工和运行管理期的费用。主要应注意以下方面：①要采用正确的方法装卸阀门，避免阀门受到机械损伤。吊装阀门时，吊装带不能拴在阀杆或执行器上进行吊装，否则将造成阀杆弯曲、阀径密封失效以及齿轮箱遭到破坏；②在出厂前，要在阀门两端加装简易盲板，避免在运输的过程中和工地上有水、砂子等杂质进入阀腔，对密封造成腐蚀和损伤；③在施工现场，阀门最好整齐的摆放在枕木上，不要随地摆放，避免排污嘴、注脂嘴等被损坏或折断；④在安装前，必须对阀门进行注润滑脂。通过注润滑脂一方面检查注脂通道是否畅通，另一方面要将阀座密封面和后腔注满，避免杂质进入密封面和后腔，同时在一定程度上可减弱焊接高温对阀座的损伤；⑤在安装的整个过程要保持阀门在全开位；⑥当焊接完毕和做完水压实验以及每次操作前后，要及时的补入一定量的润滑脂；⑦做完水压实验后，要将阀腔里的水及时排干净，防止锈蚀和结冰。
2．运行过程中日常的维护和保养建议
①周期性的检查阀门的密封性，通过排污嘴来检查，如果有内漏，按内漏处理程序进行处理；②适时地向阀座注入一定量的新鲜润滑脂，注入的量和频率依照阀门活动频繁程度而定，一般当阀门活动一次后，要适量注入润滑脂，每次注入量大概为密封系统容积的1/8，这样做的目的是最大程度的避免管道内的杂质进入阀座后腔，影响阀座运动，从而导致密封失效，同时保证密封面时刻处于“湿润”状态；③对很少活动的阀门，每年最少活动1次，同时注入适量的润滑脂，这样做可以避免球体和阀座胶合，同时也可以避免球体活动时地干磨，保护阀座和球体；④入冬前对球阀进行全面维护和保养，重点要排掉阀腔内和执行机构内的水，避免冬天冻结，影响正常功能；⑤每年更换1次齿轮传动机构内的润滑脂；⑥定期检查阀径密封，一旦出现外漏，要及时处理；⑦清除锈蚀，对外部进行维护。

常见故障及排除方法
1．球阀内漏
球阀内漏是天然气管道球阀最常见的问题。
(1)球阀内漏的原因
1)施工期造成阀门内漏的原因：①运输和吊装不当引起阀门的整体损伤从而造