一、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，球閥是通過傳動裝置讓球體旋轉(zhuǎn)90°來實現(xiàn)開、關(guān)功能的。

    常用的天然氣管道球閥主要有浮動球結(jié)構(gòu)和固定球結(jié)構(gòu)兩大類。① 浮動式球閥的球體是可以浮動的，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)的球閥特點是結(jié)構(gòu)簡單、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。② 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，不能像浮動結(jié)構(gòu)球閥一樣球體可以側(cè)向移動。因此，固定球球閥工作時，閥前流體的壓力只傳給軸承和閥桿，不會對閥座造成壓力，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。固定球閥的閥座是浮動的，浮動閥座借助閥座后彈簧的壓力和天然氣的壓力壓緊球體，從而實現(xiàn)密封。

    2．球閥的閥座結(jié)構(gòu)

    國內(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浮動閥座的球閥上[1]。普通閥座主要是在預(yù)緊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償能力，但對于螺旋彈簧組閥座來說，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)簡單、緊湊、加工方便，且受力均勻。因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

    (3)旋轉(zhuǎn)閥座

    球閥在打開瞬間或關(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)閥座的主要特點是閥門在啟閉過程中，閥座可沿通道的軸線作旋轉(zhuǎn)運動，通過開關(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，延長使用壽命。