球閥

球閥 介紹

球閥結構

球閥是由旋塞閥演變而來的，它的啓閉件作爲一個球體，利用球體繞閥杆的軸線旋轉 90 度實現開啓和關閉的目的。

球閥作用

球閥在管道上主要用於切斷、分配和改變介質流動方向，設計成 V 形開口的球閥還具有良好的流量調節功能。
球閥不僅結構簡單、密封性能好，而且在一定的公稱通經範圍內體積較小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小，並且驅動力矩小，操作簡便、易實現快速啓閉，是近十幾年來發展最快的閥門品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業發達國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數量仍在繼續擴大，並向高溫、高壓、大口經、高密封性、長壽命、優良的調節性能以及一閥多功能方向發展，其可靠性及其他性能指標均達到較高水平，並已部分取代閘閥、截止閥、調節閥。
隨着球閥的技術進步，在可以預見的短時見內，特別是在石油天然氣管線上、煉油裂解裝置上以及核工業上將有更廣泛的應用。此外，在其他工業中的大中型口徑、中低壓力領域，球閥也將會成爲主導的閥門類型之一。

球閥的優點

• 具有最低的流阻（實際上爲零）。
• 因在工作時不會卡住（在無潤滑劑時），故能可靠地應用與腐蝕性介質和低沸點液體中。
• 在較大地壓力和溫度範圍內，能實現完全密封。
• 可實現快速啓閉，某些結構的啓閉時間僅爲 0.05~0.1s，以保證能用於試驗檯的自動化系統中。快速啓閉閥門時，操作無衝擊。
• 球型關閉件能在位置上自動定位。
• 工作介質在雙面上密封可靠。
• 在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，因此高速通過閥門的介質不會引起密封面的侵蝕。
• 結構緊湊、重量輕，可以認爲它時用於低溫介質系統的最合理的閥門結構。
• 閥體對稱，尤其時焊接閥體結構，能很好地承受來自管道的應力。
• 關閉件能承受關閉時的高壓差。
• 全焊接閥體的球閥，可以直埋於地下，使閥門內件不受侵蝕，最高使用壽命可達 30 年，是石油、天然氣管線最理想的閥門。

由於球閥有上述優點，所以適用範圍很廣，球閥可適用於：

• 公稱通經從 8mm 到 1200mm。
• 公稱壓力從真空到 42MPa。
• 工作溫度從 -204℃~815℃。

球閥密封性

球閥最主要的閥座密封圈材料就是聚四氟乙烯（PTFE），它對幾乎所有的化學物質都是惰性的，且具有摩擦係數小、性能穩定、不易老化、溫度適用範圍廣和密封性能優良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹係數，對冷流的敏感性和不良的熱傳導性，要求閥座密封的設計必須圍繞這些特性進行。閥座密封的塑性材料也包括填充聚四氟乙烯、尼龍和其他許多材料。但是，當密封材料變硬時，密封的可靠性就要受到破壞，特別是在低壓差的情況下。此外，像丁青橡膠這樣的合成橡膠也可用作閥座密封材料，但它所適用的介質和使用的溫度範圍藥受到限制。另外，如果介質不潤滑，使用合成橡膠容易卡住球體。

爲了滿足高溫、高壓、強沖蝕、長壽命等工業應用的使用要求，近十幾年來，金屬密封球閥得到了很大的發展。尤其在工業發達的國家，如美國、意大利、德國、西班牙、荷蘭等，對球閥的結構不斷改進，出現全焊接閥體直埋式球閥、升降式球閥、使球閥在長輸管線、煉油裝置等工業領域的應用越來越廣泛，出現了大口徑（3050mm）、高壓力（70MPa）、寬溫度範圍（-196~815℃）的球閥，從而使球閥的技術達到一個全新的水平。

球閥設計與製造

由於計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助製造（CAM）以及柔性製造系統（FMS）在閥門行業的應用，使球閥的設計和製造達到一個全新的水平。不但全面革新了閥門的設計計算方式，減輕了專業技術人員繁重的重複性常規設計工作，使技術人員有更多的精力用於改進、提高產品性能和新產品開發，縮短新產品的研究開發週期、全面提高勞動生產率，而且在升降杆式金屬密封球閥的研製開發過程中，由於 CAD/CAM 的應用，出現了由計算機輔助設計、由計算機輔助數控機牀加工製造的閥杆螺旋扁，使金屬密封球閥在啓閉過程中無任何擦傷和磨損，從而使球閥的密封性和使用壽命大大提高。球閥在完全開啓時，流阻很小，幾乎等於零，因此等徑球閥廣泛應用於石油天然氣管線中，因爲容易清掃管線。由於球閥的球體在啓閉過程中帶有擦拭性，故大多數球閥可用於帶懸浮固體顆粒的介質中，依據密封圈的材料也可用於粉狀和顆粒狀的介質。

球閥適用場合

由於球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作爲閥座密封圈材料，因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質的作用下，於塑料閥座之間相互壓緊來完成的（浮動球球閥）。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下，局部地區發生彈塑變形。這一變形可以補償球體的製造精度和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。
又由於球閥的閥座密封圈通常採用塑料製成，故在選擇球閥的結構和性能上，要考慮球閥的耐火和防火，特別是在石油、化工、冶金等部門，在易燃、易爆介質的設備和管路系統中使用球閥，更應注意耐火和防火。
通常，在雙位調節、密封性能嚴格、泥漿、磨損、縮口通道、啓閉動作迅速（1/4 轉啓閉）、高壓截止（壓差大）、低噪聲、有氣穴和氣化現象、向大氣少量滲漏，操作力矩小、流體阻力小的管路系統中，推薦使用球閥。
球閥也適用於輕型結構、低壓截止（壓差小）、腐蝕性介質的管路系統中。
在低溫（深冷）裝置和管路系統中也可選用球閥。
在冶金行業的氧氣管路系統中，需使用經過嚴格脫脂處理的球閥。
在輸油管線和輸氣管線中的主管線需埋設在地下時，需使用全通徑焊接式球閥。
在要求具有調節性能時，需選用帶Ｖ形開口的專用結構的球閥。
在石油、石油化工、化工、電力、城市建設中，工作溫度在 200℃ 以上的管路系統可選用金屬對金屬密封的球閥。

球閥適用原則

• 石油、天然氣的輸送主管線、需要清掃管線的，又需埋設在地下的，選用全通經、全焊接結構的球閥；埋設在地上的，選擇全通經焊接連接或法蘭連接的球閥；支管，選用法蘭連接、焊接連接，全通經或縮徑的球閥。
• 成品油的輸送管線和貯存設備，選用法蘭連接的球閥。
• 城市煤氣和天然氣的管路上，選用法蘭連接和內螺紋連接的浮動球閥。
• 冶金系統中的氧氣管路系統中，宜選用經過嚴格脫脂處理，法蘭連接的固定球球閥。
• 低溫介質的管路系統和裝置上，宜選用加上閥蓋的低溫球閥。
• 煉油裝置的催化裂化裝置的管路系統上，可選用升降杆式球閥。
• 化工系統的酸鹼等腐蝕性介質的裝置和管路系統中，宜選用奧氏體不鏽鋼制造的、聚四氟乙烯爲閥座密封圈的全不鏽鋼球閥。
• 冶金系統、電力系統、石化裝置、城市供熱系統中的高溫介質的管路系統或裝置上，可選用金屬對金屬密封球閥。
• 需要進行流量調節時，可選用蝸輪蝸桿傳動的、氣動或電動的帶 V 形開口的調節球閥。

球閥安裝注意事宜

球閥的維修

• 必須先查明球閥上、下遊管道確已卸除壓力後，才能進行拆卸分解操作。
• 分解及再裝配時必須小心防止損傷零件的密封面，特別是非金屬零件，取出 O 型圈時宜使用專用工具。
• 裝配時法蘭上的螺栓必須對稱、逐步、均勻地擰緊。
• 清洗劑應與球閥中的橡膠件、塑料件、金屬件及工作介質（例如燃氣）等均相容。工作介質爲燃氣時，可用汽油（GB484-89）清洗金屬零件。非金屬零件用純淨水或酒精清洗。
• 分解下來的單個零件可以用浸洗方式清洗。尚留有未分解下來的非金屬件的金屬件可採用乾淨的細潔的浸漬有清洗劑的綢布（爲避免纖維脫落粘附在零件上）擦洗。清洗時須去除一切粘附在壁面上的油脂、污垢、積膠、灰塵等。
• 非金屬零件清洗後應立即從清洗劑中取出，不得長時間浸泡。
• 清洗後需待被洗壁面清洗劑揮發後（可用未浸清洗劑的綢布擦）進行裝配，但不得長時間擱置，否則會生鏽、被灰塵污染。
• 新零件在裝配前也需清洗乾淨。
• 使用潤滑脂潤滑。潤滑脂應與球閥金屬材料、橡膠件、塑料件及工作介質均相容。工作介質爲燃氣時，可用例如特 221 潤滑脂。在密封件安裝槽的表面上塗一薄層潤滑脂，在橡膠密封件上塗一薄層潤滑脂，閥杆的密封面及摩擦面上塗一薄層潤滑脂。
• 裝配時應不允許有金屬碎屑、纖維、油脂（規定使用的除外）灰塵及其它雜質、異物等污染、粘附或停留在零件表面上或進入內腔。