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球阀 结构 (Ball Valve)

2020-06-10 22:07

  第二章 球阀(Ball Valve) 2.1 球阀的用途 2.2 球阀的种类 2.3 球阀的结构 2.4 球阀的密封 球阀 球阀的用途 图所示管线线路截断球阀.其所以采用全通 径球阀,主要系满足清管时PIG的畅通无阻. 球阀的用途 球阀的种类 A. 依结构分 B. 依球径分 C. 依设计分 D.依密封原理分 球阀的种类 A. 依结构分: – – – – 全焊型 两段螺栓型 三体螺栓型 顶装式 球阀的种类 旋转式密封座的设计 老式的Cameron球阀有一个特别设计就是旋转式密封座结构。当阀体被旋转 到关闭的位置,与球体两侧相连接的“dog”将推转密封圈旋15度.旋转式阀座 密封圈结构具有使受损的阀座密封面远离球体对应受损面的作用,从而减小 泄漏通道的通过能力,注入密封挤后增加了密封的可靠性.球体逆时针旋转90 度使阀门处于关位,但是在阀门关到7/8的时候,随着阀座密封圈的旋转,拨 齿咬合效应出现,从而使得最后1/8的关阀行为因推密封座旋转而变得异常困 难.当阀门开关24次时,阀座密封圈完成一个360度的全旋转 全焊型 全焊型管柱型球阀 通常使用于埋地或海底管线.阀心为圆 柱体.阀体与阀端的连接也是全焊接. 球阀的种类 全焊型球形球阀 通过阀体的球形外观可判断该阀门为球阀。图片显示的是 Cameron T31全焊接球阀,其特点是球体具有横向的焊缝 Cameron球阀属于耳轴式球阀,具有双截断和自泄式的结构。 老式的Cameron球阀通常具有旋转式阀座密封圈结构 球阀的种类 全焊型球形球阀 通过阀体的球形外观可判断该阀门为球阀。图片显示的是Borsig Model G型焊接球阀,其特点是球体具有纵向的焊接痕迹 球阀的种类 两段螺栓型 两段螺栓型设计通常其尺寸不超过24英寸 球阀的种类 三体螺栓型 阀门更换容易,但不适合埋地 球阀的种类 顶装式 此类阀门的上盖在管线没有压力时是可以 打开,进行阀门的修理而不需要断接管线. 球阀的种类 球阀的特性比较 Full Weld Possible leakage to Atmosphere Body Trunning No. Yes Split Body Yes Yes Top-Entry Yes Yes One piece body Repairable Repairable in line Yes No No No Yes No Yes Yes Yes 球阀的种类 B. 依球径分 ?全通径球阀 ?缩径球阀 球阀的种类 全通径球阀 球径与端口通一口径 标识: 10 x 10 x 10 (端口口径: 10英寸, 球径: 10英寸) 球阀的种类 缩径球阀 球径小于端口口径 标识: 10 x 8 x 10 (端口口径: 10英寸, 球径: 8英寸) 球阀的种类 C. 依设计分 耳轴式(Trunnion) 浮动式(Floating) 轨道球阀(Orbit) 球阀的种类 耳轴式(Trunnion) ? 阀门系绕着固定轴旋转开关阀门关闭时,管线压力直接作用 ? 于球体传递到轴承. 阀门关闭时,下游的密封座除了弹簧的作用力外,不承受载力 球阀的种类 耳轴式轴承设计相异 支撑有偏移 上窄下宽的支撑 一般设计 特殊设计 球阀的种类 浮动式(Floating) 阀门关闭时,管线压力直接作用于球体推向密封座以达密封的效果 球阀的种类 耳轴式与浮动球阀的比较 Item Operating Torque Max. pressing to the seat ring Trunning 耳轴式 Low Low Floating 浮动式 High High Max. pressure rating Costs High High Low Low 球阀的种类 轨道球阀(Orbit) Cameron Orbit Grove Omega 在设计结构上非常的相似。通常阀杆具有特别的密封机理:在球体旋转90度前, 阀杆推动球体离开阀座密封圈。这些阀也具有一个螺纹明杆,易受腐蚀 球阀的种类 D. 依密封原理分 DBB(Double Block & Bleed) DPE(Double Piston Effect) SR(Self Relief – Up/Down stream 球阀的种类 密封座与阀球接触的地方嵌入0.02“ (0.5 mm)的耐龙材质 (图中蓝色部分)的密封圈,从而增加了密封的效果. 2.3 球阀的结构 所有的球阀都包括一个球体关闭件结构。阀由开到 关,关闭件旋转90度。通常顺时针方向是关阀方向 球阀的结构 轴承式固定球阀 阀体丝扣 耳轴 阀杆注脂口 阀体排污口 密封座注脂口 球阀的结构 浮动球阀的结构 球阀的结构 浮动球在顶点与阀杆支撑并能够横向移动至压力低的任何方向。 浮动球绕阀体中心线度旋转来达到开启、关闭阀门 Rockwell Hypresphere是早先用在高压管线的浮动球球阀设备 球阀的结构 浮动球的密封原理 在管线压力作用下,浮动球能产生一定的位移并紧压在 出口端的密封面上,保证出口端密封。 进、出口端的压差越大,密封效果越好。为降低球体的 扭矩和磨损,球阀操作前应保证浮动球两侧的压力平衡 球阀的密封 浮动球阀 1. 随管线压力逐渐增加,浮动球体挤压下游固定密封 座的压力也越大. 密封效果相对而言应该更好. 2. 而开关阀门所需的扭距也加大. 3. 上游此时基本上是不密封, 所以阀腔的压力与管 线的压力是平衡的 球阀的结构 浮动球阀球体对下游固定密封座的压力 SIZE (mm) 50 50 50 100 100 100 200 200 200 400 400 400 PRESSURE AXIAL FORCE CLASS (bar) (kN) 16 3.1 40 7.8 100 20 16 13 40 31 100 79 16 50 40 126 100 314 16 201 40 503 100 1256 浮动球球阀很少使用在大管径或高压管线上, 这是因为使用这种球阀需要较大的工作扭矩。 由于浮动球球阀低廉的费用、简单的设计、操 作及维护方便,浮动球球阀通常用于小管径、 低运行压力的管线。如此低廉的球阀几乎不需 要预留润滑/注脂接头。阀门的维护也仅仅只 有维修或拆卸更换的工作 Orbit 轨道球阀 Thrust bearings Packing injector Stem guides Top entry Fire safe packing CAM shaped stem Stationary seat core Hard facing on core Trunnion w/rounded end 轨道球阀(Orbit Valve) Grove B-5 ball valve Grove B-5 球阀在输气输油管线常用的阀门.它的特点 是在球体上方有个1/4平衡孔与阀腔连通.因为有平衡 孔的设计.阀门只有在全关的状态下才可以放空. 放空的目的为: 排除存在阀腔底部的污物. 检查阀门是否内漏. 球阀的密封 PMSS : Primary Metal to metal Secondary Soft seal 金属对金属密封 内止回阀 软密封 1. 金属对金属密封: Metal to Metal 2. 第二道密封:亦称软密封,其密封材料有PTFE, NYLON, VITON, 或其 他化学复合品.其密封的形态有O型圈或嵌入式. 无论使用何种 材料及安装.都避免不了磨损与冲刷. 球阀是球体绕阀体中心线度旋转来达到开启、关闭的 一种阀门。 球阀的硬密封是靠球体与密封圈的金属-金属密封.由于 阀球的球体加工是非常困难的,因此将密封座加装上密封 圈(图中蓝色部分,俗称软密封)结合使用以达到对气体 介质的密封,以适用于高压的工作环境 阀门密封 球阀的配置 管线带压时禁止松开球阀外表的接头 1.注脂口接头:阀门俩侧各一组/个. 2.阀杆注脂口接头:一个 3.排污口接头一个:位于阀门底部 4.丝堵一个:位于阀门中心上半部 5.阀门配置注脂口内止回阀 球阀通常配置有俩个密封座 阀杆的功能主要是用于阀门的开关. 轴承的功能主要是保持阀门在中心位置. 如果没有轴承,就变成浮动球阀 球阀的配置 阀门配件是安装在阀门外部,以驱动阀门内部配件运作的配件。 紧急阀座密封注脂接头安装在紧邻两个阀座密封圈的地 方。在一些老式阀门中,阀门生产制造商通常会安装螺 纹旋塞而不是阀座密封注脂接头 球阀的注脂系统 注脂接头的配置 阀体的外部安装有注脂接头。即每个密封圈至少配备一个 密封接头。 较大的球阀,每个阀座可能配备两具密封接头。一些大尺 寸的球阀生产制造商甚至为每个阀座配备四个密封接头 球阀注脂系统 Belleville弹簧结构 Belleville 球阀的密封座是可以横向移动约0.003英寸 依靠弹弹簧使密封圈与球体紧密密封。即使在阀体内压 力较低甚至没有压力的情况下,依然能依靠弹簧使密封 圈与球体紧密密封。 有些球阀使用的O-形圈密封结构而不是弹簧密封结构 球阀的注脂系统 阀座密封圈前后的表面特殊形状设计使得 管线压力得以均匀的分布在密封圈上. 阀腔与管线的压差越大,密封效果越紧密. 球阀的注脂系统 密封座的结构 密封圈通道 弹簧 密封脂出口 如图为弹簧螺旋圈弹簧结构,即在阀座密封圈或 波浪式弹性槽四周,每隔一段距离设置一个弹簧 注脂接头 止回阀 阀体 密封圈通道 后腔袋 密封脂出口 前腔袋 密封座 阀球 进入注脂孔、通过内部止回阀并填满密封圈的后腔袋 1 2 3 进入密封圈 进入密封圈 通过密封圈通道 后座的腔袋 前座的腔袋 注脂压力保持在6,000 PSI (386 Bar)以下 密封脂的注入量(如参考资料一)取决于阀门尺寸的大小 随着密封脂注入量的增加,注脂压力也随之上升 当阀体内充满密封脂时,只需在添加微量密封脂即可 在阀门安装前,我们观察阀体内部,这时可以 清楚的看到密封脂流入通道进入密封圈的情况 工作原理 球阀通常为圆球或管柱体. 顺时针方向为”关”, 逆时针反向为”开”,从关到开旋转90度.