球阀结构原理介绍

球阀与气动执行机构的认识

毛达管线五号阀室位于河岸旁，地势较低。在严重的洪灾过后，五号阀室的执行机构开始漏气。基于此，我认真学习五号阀室的基本设备，通过自身学习和从他人的身上吸取球阀、执行机构的相关知识，做出以下总结。

一、球阀介绍

球阀-（ball vavle）

关闭件是一个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。

工作原理：

球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，

球阀的结构：

球阀的基本结构如下图

主要特点：

球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。

球阀的分类：

1、 按结构形式可分为：

A 浮动球球阀

球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体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。浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷，在受到较高压力冲击时，球体可能会发生偏移。一般用于中低压球阀。

B 固定球球阀

球阀的球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。

为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年来又出现了油封球阀，既在密封面间压注特制的润滑油，以形成一层油膜，即增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用高压大口径的球阀。

C 弹性球球阀

球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。

2、 按通道位置可分为：

直通式 三通式 直角式

三通式

主要优点：

1） 流体阻力小，其阻力系数于同长度管段相等。

2） 机构简单、体积小、重量轻。

3） 紧密可靠，密封材料广泛使用塑料材料，密封性好，在真空中也广泛使用。

4） 操作方便，关闭迅速，从全开到全关只需旋转900 ，便于远程控制。

5） 维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便

6） 在全开或全闭时，球体和阀座的密封面于介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。

7） 适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。

8） 由于球阀在启闭过程中有擦拭性，所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。

安装：

1）取掉法兰端两边的保护盖，在阀完全打开的状态下进行冲洗清洁。

2）安装前应按规定的信号（电或气）进行整机测试（防止因运输产生振动影响使用性能），合格后方可上线安装（接线按电动执行机构线路图）。

3）准备与管道连接前，须冲洗和清除干净管道中残存的杂质（这些物质可能会损坏阀座和球）。

4）在安装期间，请不要用阀的执行机构部分作为起重的吊装点，以避免损坏执行机构及附件。

5）本类阀应安装在管道的水平方向或垂直方向。

6）安装点附近的管道不可有低垂或者承受外力的现象，可以用管道支架或者支撑物来消除管线的偏离。

7）与管道连接后，请用规定的扭矩交叉锁紧法兰连接螺栓。 使用操作和维修：

1）操作前须确认管路和阀已被冲洗过。

2）阀的操作按执行机构输入信号大小带动阀杆旋转完成：正向旋转1/4圈（90°）时，阀关断。反向旋转1/4圈（90°）时，阀开启。

3）当执行机构方向指示箭头与管线平行时，阀门为开启状态；指示箭头与管线垂直时，阀门为关闭状态。

拥有较长的使用寿命和免维修期，将依赖以下几个因素：正常的工作条件、保持和谐的温度/压力比，以及合理的腐蚀数据

注意：

●球阀在关闭状态下，阀体内部依旧存在受压流体

●维修前，解除管线压力并使阀门处于打开位置

●维修前，断开电源或气源

●维修前，将执行机构与支架脱离

●必须先查明球阀上、下游管道确已卸除压力后，才能进行拆卸分解操作

●分解及再装配时必须小心防止损伤零件的密封面，特别是非金属零件，取出O 型圈时宜使用专用工具

●装配时法兰上的螺栓必须对称、逐步、均匀地拧紧

●清洗剂应与球阀中的橡胶件、塑料件、金属件及工作介质（例如燃气）等均相容。工作介质为燃气时，可用汽油(GB484-89)清洗金属零件。非金属零件用纯净水或酒精清洗

●分解下来的单个零件可以用浸洗方式清洗。尚留有未分解下来的非金属件的金属件可采用干净的细洁的浸渍有清洗剂的绸布（为避免纤维脱落粘附在零件上）擦洗。清洗时须去除一切粘附在壁面上的油脂、污垢、积胶、灰尘等

●非金属零件清洗后应立即从清洗剂中取出，不得长时间浸泡

●清洗后需待被洗壁面清洗剂挥发后（可用未浸清洗剂的绸布擦）进行装配，但不得长时间搁置，否则会生锈、被灰尘污染

●新零件在装配前也需清洗干净

●使用润滑脂润滑。润滑脂应与球阀金属材料、橡胶件、塑料件及工作介质均相容。工作介质为燃气时，可用例如特221 润滑脂。在密封件安装槽的表面上涂一薄层润滑脂，在橡胶密封件上涂一薄层润滑脂，阀杆的密封面及摩擦面上涂一薄层润滑脂

●装配时应不允许有金属碎屑、纤维、油脂（规定使用的除外）灰尘及其它杂质、异物等污染、粘附或停留在零件表面上或进入内腔

1)、填料处得再锁紧

若填料处有微泄发生，须再锁紧阀杆螺母。

注意：不要锁太紧，通常再锁1/4圈～1圈，泄露即会停止。

2)、更换阀座和密封件

A、拆卸

a.使阀处于半开位置，冲洗、清除阀体内外可能存在的危险物质。 b.关闭球阀，拆掉两边法兰上的连接螺栓和螺母，然后将阀由管线上完全移除。

c.依序拆卸驱动装置-执行机构、连接支架、防松垫圈、阀杆螺母、蝶形弹片、格南、耐磨片、阀杆填料。

d.拆卸体盖连接螺栓和螺母，将阀盖与阀体分离，并拿掉阀盖垫圈。

e.确认阀球在“关断”位置，这可以将其较容易的从阀体拿出，随后取出阀座。

f.由阀体中孔向下轻推阀杆直到完全取出，然后取出O型圈及阀杆下填料。

注意：请谨慎操作，以避免擦伤阀杆表面及阀体填料函密封部位。

B)、重新组装

a.清洗和检查拆下零件，强烈推荐用备用零件包更换其阀座及阀盖垫圈等密封件。

b.按拆卸的相反顺序进行组装。

c.用规定的扭矩，交叉锁紧法兰连接螺栓。

d.用规定的扭矩，锁紧阀杆螺母。

e.安装执行机构后，输入相应的信号通过旋转阀杆带动阀芯旋转，使阀门至打开和关闭位置。

f.如有可能，请在回装管道前，按相关标准对阀进行压力密封测试和性能测试。

气动执行机构介绍

定义：一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源（氮气）并在某种控制信号作用下工作。

基本结构：

基本结构如下图

a

b

C

d

气动执行器分类

执行器按其能源形式分为气动，电动和液动三大类，它们各有特点，适用于不同的场合。气动执行器是执行器中的一种类别。气动执行器还可以分为单作用和双作用两种类型：执行器的开关动作都通过气源来驱动执行，叫做DOUBLE ACTING (双作用)。SPRING RETURN (单作用)的开关动作只有开动作是气源驱动，而关动作时弹簧复位。 执行机构选择要素

选择一台合适的阀门执行机构类型和规格时必须考虑下列要素：

1、驱动能源

最常用的驱动能源是电源或流体源，如果选择电源为驱动能源，对于大尺寸阀门一般选用三相电源，对于小尺寸阀门可选用单相电源。一般电动执行机构可有多种电源类型供选择。有时也可选直流供电，此时可通过安装电池实现电源故障安全操作。

流体源种类很多，首先可以是不同的介质如：压缩空气、氮气、天然气、液压流体等，其次它们可以具备各种压力，第三执行机构具有各种尺寸以提供输出力活力矩。

2、阀门类型

当选择阀门用执行机构时，必须要知道阀门的种类，这样才可以选择正确的执行机构类型。有些阀门需要多回转驱动，有些需要单回转驱动，有些需要往复式驱动，它们影响了执行机构类型的选择。

通常多回转的气动执行机构比电动多回转执行机构价格要贵，但是往复式直行程输出的气动执行机构价格比电动多回转执行机构便宜。

3、力矩大小

对于90度回转的阀门如：球阀、碟阀、旋塞阀，最好通过阀门厂商获得相应阀门力矩大小，大部分阀门厂商是通过测试阀门在额定压力下阀门所需的操作力矩，他们将这一力矩提供给客户。对于多回转的阀门情况有所不同，这些阀门可分为：往复式（提升式）运动-阀杆不旋转、往复式运动-阀杆旋转、非往复式-阀杆旋转，必须测量阀杆的直径，阀杆连接螺纹尺寸已决定执行机构规格。

执行机构选型

一旦执行机构类型和阀门所需驱动力矩确定了，就可以使用执行机构厂商提供的数据表或选型软件进行选型。有时还需考虑阀门操作的速度和频率。

流体驱动的执行机构可调节行程速度，但是三相电源的电动执行

机构只有固定的行程时间。

部分小规格的直流电动单回转执行机构可调节行程速度。

控制方式

开关控制

自动控制阀最大的好处是可以远距离的操作阀门，这就意味着操作人员可以坐在控制室控制生产过程而不需要亲临现场去人工操作阀门的开和关。人们只需铺设一些管线连接控制室和执行机构，驱动能源通过管线直接激励电动或气动执行机构，通常用的4-20mA信号来反馈阀门的位置。

连续控制

如果执行机构被要求用于控制过程系统的液位、流量或压力等参数，这是要求执行机构频繁动作的工作，可以用4-20mA信号作为控制信号，然而这个信号可能会和过程一样频繁的改变。如果需要非常高频率动作的执行机构，只有选择特殊的能频繁启停的调节型执行机构。当一个过程中需要多台执行机构时，可以通过使用数字通讯系统将各个执行机构连接起来，这样可大大降低安装费用。数字通讯回路可以快速高效的传递指令和收集信息。

执行机构的维护

检查执行机构能正确地操动阀，操作的时间符合要求。如果很少对执行机构进行操作，用现有的条件对其进行几次打开操作和关闭操作(遥控、当地控制和紧急控制等)，如果工厂的条件允许的话。

a 检查确保对遥控台发出的信号是正确的。

b 检查送风压力在需要的范围内。

c 若执行机构上有风过滤器的话，打开排放旋塞，把积聚在杯内的冷凝水吹掉。 定期把杯卸下来，用肥皂和水清洁；把过滤器卸下：如果过滤器是用烧结的滤芯制的，用硝酸溶液清洗，并用空气吹干；如果过滤器是用纤维素制成的，当出现阻塞,必需替换过滤器。

d 检查执行机构的外部组件是否都处于良好的状态。

e 检查驱动区的所有漆面。如果有的地方发生损坏，按适用的规格，对漆面进行修复。

f检查气动连接没有泄漏。如果需要的话，拧紧管件的螺母。 h如果气缸/手动超越控制有任何泄漏，或机械组件有故障，或在作定期的防护性维护时，必需参考截面图(第四页)按下述步骤卸下执行机构，更换密封。