天然氣管道球閥的工作原理和維護(hù)

1、天然氣管道球閥的工作原理和維護(hù)管道球閥的基本組成及工作原理1基本結(jié)構(gòu)組成一般天然氣管道用球閥主要是由閥體、閥座、球體、閥桿及 傳動(dòng)裝置組成。球閥的主要功能是接通和切斷管道中流體的通道，球 閥是通過(guò)傳動(dòng)裝置讓球體旋轉(zhuǎn) 90 °來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)、關(guān)功能的。常用的天然氣管道球閥主要有浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)和固定球結(jié)構(gòu)兩大 類。 浮動(dòng)式球閥的球體是可以浮動(dòng)的， 在天然氣壓力的作用下， 球 體將被緊緊壓到出口側(cè)的密封圈上，這是將形成單密封，閥前閥座的 密封不能保證。這種結(jié)構(gòu)的球閥特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單側(cè)密封性能好， 但其密封面承受的壓力較大， 故啟閉力矩大。 而固定式結(jié)構(gòu)球閥的 球體具有上、下轉(zhuǎn)軸，下部轉(zhuǎn)軸被固定在閥

2、體下部的軸承上，上部與 閥桿相連。球體可沿與閥門通道垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，不能像浮動(dòng)結(jié)構(gòu)球 閥一樣球體可以側(cè)向移動(dòng)。因此，固定球球閥工作時(shí)，閥前流體的壓力只傳給軸承和閥桿，不會(huì)對(duì)閥座造成壓力，所以固定球閥轉(zhuǎn)矩小， 閥座變形小， 密封性能穩(wěn)定， 使用壽命長(zhǎng)。 固定球閥的閥座是浮動(dòng)的， 浮動(dòng)閥座借助閥座后彈簧的壓力和天然氣的壓力壓緊球體，從而實(shí)現(xiàn) 密封。2球閥的閥座結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)天然氣管道最常用的球閥有 CAMERON 球閥、 GROVE球閥、上海詹姆斯萊來(lái)斯球閥、自貢球閥等，最常用的閥座結(jié)構(gòu)有以 下幾種形式。(1) 普通閥座普通閥座一般用在直徑等于小于 200mm 浮動(dòng)閥座的球閥上 1。普通閥座主要是在預(yù)緊

3、力或流體的壓力作用下， 閥座與球體壓緊， 并使閥座材料產(chǎn)生塑性變形而達(dá)到密封，其密封效果取決于閥座在流 體的作用下或預(yù)緊力的作用下，能夠補(bǔ)償球體不圓度和表面微觀不平 度的程度。這種閥座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造方便，應(yīng)用較為普遍。(2) 彈性閥座彈性閥座形式相對(duì)較多，但天然氣管線上常用的有螺旋彈簧 組閥座和碟形彈簧閥座，這兩種閥座都是靠彈簧的彈力和流體的壓力 將閥座推向球體，從而達(dá)到密封。這兩種閥座有很好的雙向密封能力 和良好的彈性補(bǔ)償能力，但對(duì)于螺旋彈簧組閥座來(lái)說(shuō)，每一支彈簧的 剛度很難做到一致，以致閥座受力不均，影響閥門的密封性能。相比 之下，碟形彈簧的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、加工方便，且受力均勻。因此應(yīng)

4、 用相當(dāng)廣泛。(3) 旋轉(zhuǎn)閥座球閥在打開(kāi)瞬間或關(guān)閉終了前，球體與閥座之間形成月牙形 的狹窄通道，于是天然氣被節(jié)流而呈高速喘流湍流狀態(tài)，經(jīng)常導(dǎo)致閥 座被沖蝕而發(fā)生內(nèi)漏。旋轉(zhuǎn)閥座的主要特點(diǎn)是閥門在啟閉過(guò)程中，閥 座可沿通道的軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)開(kāi)關(guān)閥門使閥座旋轉(zhuǎn)，可使閥座 沿圓周方向均勻磨損，改善工作狀況，延長(zhǎng)使用壽命。管道球閥的維護(hù)和管理技術(shù)1施工期的維護(hù)和管理在施工期對(duì)球閥進(jìn)行科學(xué)的管理和維護(hù)，是非常重要的，在 施工期對(duì)設(shè)備管理到位，維護(hù)科學(xué)，不但可以保證安全，而且可以大 大降低施工和運(yùn)行管理期的費(fèi)用。 主要應(yīng)注意以下方面： 要采用正 確的方法裝卸閥門，避免閥門受到機(jī)械損傷。吊裝閥門時(shí)，吊裝帶

5、不 能拴在閥桿或執(zhí)行器上進(jìn)行吊裝，否則將造成閥桿彎曲、閥徑密封失 效以及齒輪箱遭到破壞； 在出廠前，要在閥門兩端加裝簡(jiǎn)易盲板， 避免在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中和工地上有水、砂子等雜質(zhì)進(jìn)入閥腔，對(duì)密封造 成腐蝕和損傷； 在施工現(xiàn)場(chǎng)，閥門最好整齊的擺放在枕木上， 不要 隨地?cái)[放，避免排污嘴、注脂嘴等被損壞或折斷；在安裝前，必須對(duì)閥門進(jìn)行注潤(rùn)滑脂。通過(guò)注潤(rùn)滑脂一方面檢查注脂通道是否暢通， 另一方面要將閥座密封面和后腔注滿，避免雜質(zhì)進(jìn)入密封面和后腔， 同時(shí)在一定程度上可減弱焊接高溫對(duì)閥座的損傷； 在安裝的整個(gè)過(guò) 程要保持閥門在全開(kāi)位； 當(dāng)焊接完畢和做完水壓實(shí)驗(yàn)以及每次操作 前后， 要及時(shí)的補(bǔ)入一定量的潤(rùn)滑脂； 做

6、完水壓實(shí)驗(yàn)后， 要將閥腔 里的水及時(shí)排干凈，防止銹蝕和結(jié)冰。2運(yùn)行過(guò)程中日常的維護(hù)和保養(yǎng)建議 周期性的檢查閥門的密封性， 通過(guò)排污嘴來(lái)檢查， 如果有內(nèi)漏， 按內(nèi)漏處理程序進(jìn)行處理； 適時(shí)地向閥座注入一定量的新鮮 潤(rùn)滑脂，注入的量和頻率依照閥門活動(dòng)頻繁程度而定，一般當(dāng)閥門活 動(dòng)一次后，要適量注入潤(rùn)滑脂， 每次注入量大概為密封系統(tǒng)容積的 1/8 ， 這樣做的目的是最大程度的避免管道內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)入閥座后腔，影響閥 座運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致密封失效，同時(shí)保證密封面時(shí)刻處于“濕潤(rùn)”狀態(tài)； 對(duì)很少活動(dòng)的閥門，每年最少活動(dòng) 1 次，同時(shí)注入適量的潤(rùn)滑脂， 這樣做可以避免球體和閥座膠合， 同時(shí)也可以避免球體活動(dòng)時(shí)地干磨

7、， 保護(hù)閥座和球體； 入冬前對(duì)球閥進(jìn)行全面維護(hù)和保養(yǎng)， 重點(diǎn)要排掉 閥腔內(nèi)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的水， 避免冬天凍結(jié)， 影響正常功能； 每年更 換 1 次齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)的潤(rùn)滑脂； 定期檢查閥徑密封， 一旦出現(xiàn)外 漏，要及時(shí)處理； 清除銹蝕，對(duì)外部進(jìn)行維護(hù)。常見(jiàn)故障及排除方法1球閥內(nèi)漏球閥內(nèi)漏是天然氣管道球閥最常見(jiàn)的問(wèn)題(1)球閥內(nèi)漏的原因1) 施工期造成閥門內(nèi)漏的原因： 運(yùn)輸和吊裝不當(dāng)引起閥門 的整體損傷從而造成閥門內(nèi)漏； 出廠時(shí)， 打完水壓沒(méi)有對(duì)閥門進(jìn)行 干燥處理和防腐處理，造成密封面銹蝕形成內(nèi)漏；施工現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)不 到位，閥門兩端沒(méi)有加裝盲板，雨水、砂子等雜質(zhì)進(jìn)入閥座，造成泄 漏； 安裝時(shí)，沒(méi)有對(duì)閥座注

8、入潤(rùn)滑脂，造成雜質(zhì)進(jìn)入閥座后部，或 焊接時(shí)燒傷引起內(nèi)漏；閥沒(méi)有在全開(kāi)位進(jìn)行安裝，造成球體損傷， 在焊接時(shí)，如果閥不在全開(kāi)位，焊接飛濺物將造成球體損傷，當(dāng)附有 焊接飛濺物的球體在開(kāi)關(guān)時(shí)進(jìn)一步將造成閥座損傷，從而導(dǎo)致內(nèi)漏； 焊渣等施工遺留物造成密封面劃傷； 出廠或安裝時(shí)限位不準(zhǔn)確造 成泄漏， 如果閥桿驅(qū)動(dòng)套或其他附件與之裝配角度錯(cuò)位， 閥門將泄漏2) 運(yùn)行期造成閥門內(nèi)漏的原因： 最常見(jiàn)的原因是運(yùn)營(yíng)管理 者考慮到較為昂貴的維護(hù)費(fèi)用對(duì)閥門不進(jìn)行維護(hù)，或缺乏科學(xué)的閥門 管理和維護(hù)辦法對(duì)閥門不進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，造成設(shè)備提前出現(xiàn)故障； 操作不當(dāng)或沒(méi)有按照維護(hù)程序進(jìn)行維護(hù)造成內(nèi)漏；在正常操作時(shí)，施工遺留物劃傷密

9、封面， 造成內(nèi)漏； 清管不當(dāng)造成密封面損傷 造成內(nèi)漏； 長(zhǎng)期不保養(yǎng)或不活動(dòng)閥門， 造成閥座和球體抱死， 在開(kāi) 關(guān)閥門時(shí)造成密封損傷形成內(nèi)漏； 閥門開(kāi)關(guān)不到位造成內(nèi)漏， 任何 球閥無(wú)論開(kāi)、關(guān)位，一般傾斜 2 °£。就可能引起泄漏2: 許多大 口徑球閥大都有閥桿止動(dòng)塊，如果使用時(shí)間長(zhǎng)，由于銹蝕等原因在閥 桿和閥桿止動(dòng)塊間將會(huì)堆積鐵銹、灰塵、油漆等雜物，這些雜物將造 成閥門無(wú)法旋轉(zhuǎn)到位而引起泄漏 如果閥門是埋地的， 加長(zhǎng)閥桿會(huì) 產(chǎn)生并落下更多的銹蝕和雜質(zhì)妨礙閥球旋轉(zhuǎn)到位，引起閥門泄漏， 一般的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也有限位，如果長(zhǎng)期造成銹蝕，潤(rùn)滑脂硬化或限位螺 栓松動(dòng)將使限位不準(zhǔn)確，造成內(nèi)漏；

10、 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥位設(shè)定靠前， 沒(méi)有關(guān)到位造成內(nèi)漏； 缺乏周期性的維護(hù)和保養(yǎng)， 造成密封脂變干、 變硬，變干的密封脂堆積在彈性閥座后，阻礙閥座運(yùn)動(dòng)，造成密封失 效。(2)內(nèi)漏的判斷方法天然氣管線上常用的是固定軸球閥，其一般的檢查方法是： 將閥門轉(zhuǎn)動(dòng)到全開(kāi)或全關(guān)位， 通過(guò)閥體排污嘴的排放檢查是否有泄露。 如果可以排干凈，則證明密封良好。如果始終有壓力排出，則可以認(rèn) 為閥門泄漏了，這時(shí)要對(duì)閥門進(jìn)行相應(yīng)的處理。但要特別強(qiáng)調(diào)的是對(duì) 于 GRoVE B-5 和 B-7A 型球閥、 PBV 球閥、 ROBERT CORT 球閥只 能在全關(guān)位進(jìn)行檢查，因?yàn)檫@類球閥在閥體上開(kāi)了一個(gè)通道，當(dāng)全開(kāi) 位時(shí)，用以平衡

11、管線和閥腔的壓力。但當(dāng)全關(guān)位時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)這種情 況。(3) 內(nèi)漏的處理程序 首先檢查閥門的限位， 看是否通過(guò)調(diào)整限位能解決閥門的 內(nèi)漏。 先注入一定量的潤(rùn)滑脂看是否能止漏， 這時(shí)注入速度一定要 慢，同時(shí)觀察注脂槍出口壓力表指針的變化來(lái)確定閥門的內(nèi)漏情況。 如果不能止漏， 有可能是早期注入的密封脂變硬或密封面損壞造成 內(nèi)漏。 建議這時(shí)注入閥門清洗液， 對(duì)閥門的密封面以及閥座進(jìn)行清洗。 一般最少浸泡半小時(shí)，如果有必要可以浸泡幾小時(shí)甚至幾天，待固化 物全部溶解后再做下一步處理。在這一過(guò)程中最好能開(kāi)關(guān)活動(dòng)閥門幾 次。 重新注入潤(rùn)滑脂，間斷的開(kāi)、關(guān)閥門，將雜質(zhì)排出閥座后腔和 密封面。在全關(guān)位進(jìn)行檢查，如

12、果仍有泄漏，應(yīng)注入加強(qiáng)級(jí)密封脂，同時(shí)打開(kāi)閥腔進(jìn)行放空，這樣可以產(chǎn)生大的壓差，有助于密封，一般 情況下，通過(guò)注入加強(qiáng)級(jí)密封脂內(nèi)漏可以消除。如果仍然有內(nèi)漏，就要對(duì)閥門進(jìn)行維修或更換。2閥桿泄漏大多數(shù)球閥的閥桿上設(shè)有上、下兩道密封，在一般情況下，可以不做任何維護(hù)，但由于長(zhǎng)時(shí)間磨損或老化，在閥桿處有可能造成泄漏。對(duì)于有注人口的閥桿，可以通過(guò)注入密封脂來(lái)達(dá)到臨時(shí)止漏的目的。加注密封脂應(yīng)該緩慢，最好用手動(dòng)注脂槍。當(dāng)泄漏停止時(shí)，就應(yīng)停止加注，加注量過(guò)多會(huì)引起閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)困難。當(dāng)然，有的閥桿處根 據(jù)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)注入密封填料或壓緊填料壓蓋來(lái)達(dá)到密封。3球闐操作異常1）球閥長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行保養(yǎng)和活動(dòng)，閥座會(huì)可能與球抱死，

13、這種情況操作閥門比較費(fèi)力甚至操作不動(dòng)，這時(shí)最好注入一定量的清洗 液浸泡一段時(shí)間然后進(jìn)行操作。2）管線里的垃圾、沙子、灰塵或老化、硬化密封脂堆積在閥座 環(huán)周圍并且影響閥座動(dòng)作， 造成閥座環(huán)卡死， 引起閥座與球間的泄漏。 通常向閥門注入清洗液來(lái)除去雜質(zhì)。3）當(dāng)天然氣中含水量較高時(shí)， 在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程隨著環(huán)境的變化， 會(huì)出現(xiàn)凝析水。閥門中的水會(huì)存在閥門的最低點(diǎn)，這通常會(huì)是下樞軸 或球閥閥體下部， 在溫度較低寒冷情況下結(jié)冰， 造成閥門開(kāi)、 關(guān)不動(dòng)4）在處理閥桿泄漏時(shí)，壓緊螺絲上的太緊造成開(kāi)關(guān)困難，壓 緊螺絲不應(yīng)過(guò)松或過(guò)緊。5）對(duì)于通過(guò)渦輪、蝸桿嚙合傳動(dòng)來(lái)操作的球閥還可能有以下原因： 輪齒磨損嚴(yán)重或折斷，造

14、成無(wú)法正常嚙合； 蝸桿上的安 全銷折斷； 蝸桿或蝸輪上的軸承損壞； 渦輪、 蝸桿的潤(rùn)滑不好， 用于這些地方的潤(rùn)滑脂通常為石油基的，會(huì)被水污染，在寒冷天氣， 這些水可結(jié)冰，使閥門無(wú)法操作。如果出現(xiàn)這種情況，拆開(kāi)齒輪箱去 除所有的冰、水和受污染的潤(rùn)滑脂，并重新涂上新的潤(rùn)滑脂如果 特別寒冷， 最好使用低溫潤(rùn)滑脂， 如乙醇基的潤(rùn)滑脂； 齒輪箱和閥 體相連的螺栓有松動(dòng)或被剪斷； 電動(dòng)頭故障， 沒(méi)有電源、 接線或設(shè) 置錯(cuò)誤等。6）對(duì)于氣液聯(lián)動(dòng)的球閥還可能有以下原因： 氣路、油路可 能堵塞或管路限速閥處于關(guān)閉狀態(tài)； 氣源壓力不足； 液壓缸或 旋部件密封故障； 壓差等原因造成扭矩過(guò)大。為提高閥門的可靠度、延長(zhǎng)閥門使用壽命，做好早期的尤其 是施工期和投產(chǎn)期的維護(hù)和監(jiān)管工作非常重要。 為此建議： 加強(qiáng)設(shè) 備出廠前維護(hù)的監(jiān)督