固定式球阀密封及内漏原因答案.doc

固定式球阀密封及内漏原因分析 摘要：针对天然气长输管线应用最多的的管线球阀结构分析，以各接触面密封结构为例，对不同要求的密封场合球阀的密封结构设计，及密封过程中阀座、阀杆等处的受力情况的分析，提出阀门内漏的原因及解决方式。 主题词：球阀 密封原理 受力分析 内漏 一、固定式球阀的结构 1、基本结构：CHV（成高） FTB系列的管线球阀，阀体为锻钢材料，抛光球体，两个浮动阀座及固定阀座支撑（端盖），一个球体上支撑杆（阀杆）及阀腔底部的固定支撑轴。阀体与端盖连接有两种形式：螺栓连接和焊接连接。管线与阀门连接方式分为法兰连接和焊接连接。 2、先进的球体固定方式：球体固定是通过上下对称的两个轴承座固定在阀体上，由阀体承受球体的轴向载荷，阀杆不承受弯曲载荷，实现纯扭矩操作。 固定球阀结构图 二、管线球阀的密封原理及结构 1、可靠的密封： 阀座密封是由软密封材料与金属支撑圈的组件完成，FTB－DR型球阀的阀座密封是由橡胶软密封加金属的组合密封结构。阀座支撑圈是轴向浮动的，通过弹簧预压实现阀座的低压密封，并合理的设计阀座的活塞效应。同时设计防火密封环实现失火状态下的密封。 FTB系列的管线球阀阀座座圈是由两个环状零件组合在一起构成，这种结构，有利于密封圈损坏后的更换，其中主密封圈横截面非O型形状，而近似三角形，这种结构有利于固定密封圈。 2、双截断和泄放（DBB)： 当球体处于全开或全关位置时，阀体中腔介质可以通过排污和放空装置排放。 3、阀座活塞效应的原理： 球阀密封原理（非强制性密封）是依靠介质自身的压力实现的。多采用固定球支撑和弹簧加载的浮动密封圈座，利用活塞效应的原理。 活塞效应密封原理 1、活塞效应原理： 使管道内介质作用在不同面积的环面上，由于压力作用的面积不同，则在阀座前后端面产生一个压力差。压差将浮动阀座压紧在球体上，形成双向密封。当管道内压力高于腔体压力时，上、下游阀座受力：受力面积：A2－A1=X，压差X与预载弹簧弹力，将阀座压紧在球面上。 2、球阀上下游密封原理： 上下游均采用双活塞效应阀座。 球阀上下游同时密封的原理图 上、下游阀座：阀座为双活塞效应阀座。当阀腔内压力值小于管道内介质的压力时，阀座受力面积分析，上游阀座的反向受力面积A2，大于阀座的正向受力面积A1，即A2-A1=X1.下游阀座正向受力面积A3小于阀座反向受力面积A4，即A4-A3=X2压差X1作用力的方向与介质流动方向一致，X1与弹簧弹力将上游阀座压在球面，形成上游密封。压差X2作用力的方向与介质流动方向相反，X2与弹簧弹力将下游阀座压紧在球面上，形成下游密封。 3、阀腔积压向上游泄放及下游密封原理： 上游采用的单活塞效应的阀座，下游为双活塞效应阀座。 阀腔积压向上游泄放及下游密封的原理图 上游阀座：上游阀座为单活塞效应。当阀腔内的压力Pb值超过管道内介质压力P时，对上游阀座受力面积分析，阀座正向的受力面积A6大于阀座反向受力面积A5，即A6－A5=X3,压差作用力的方向与管道内介质流向相反，压差X3克服弹簧弹力将阀腔内的压力泄放到上游管道。当阀腔内压力与管道内压力相等时，阀座在弹簧的作用下回到密封状态。 下游阀座：下游阀座为双活塞效应。当阀腔内压力Pb值超过管道内介质压力P时，对下游阀座受力面积分析，阀座正向的受力面积A7小于阀座反向受力面积A8，即A8-A7=X4,压差作用力的方向仍与介质流向相反。压差X4与弹簧弹力合力将阀座压紧在球面上，实现下游密封。 说明：在阀腔内压力较高时，下游仍能进行密封，实现无介质向下游泄漏。 综上所述：阀座的密封结构有单活塞效应和双活塞效应之分，当上游阀座采用单活塞效应，下游阀座采用双活塞效应时，球阀是上游满足自卸压，下游可靠密封；此时，球阀的安装方向有最佳方向。当上下游阀座均为双活塞效应时，球阀为上下游阀座同时密封，密封的可靠性比单向密封要高。天然气管线球阀一般采用双活塞效应的阀座，阀体上需加装自动泄压阀。 3、辅助密封结构： 阀杆/压盖部位和侧阀体阀座支撑部位都设计有注脂孔，安装有注脂阀，如果阀杆/压盖或阀座密封有所损伤而引起泄漏，可使用密封脂实现紧急密封密封。每个注脂阀内都装有一个内藏式止回阀，防止密封脂在介质的作用下外溢。 双重密封阀座结构图 三、球阀泄漏