高溫高壓硬密封球閥故障分析和解決方案

高溫高壓硬密封球閥故障分析和解決方案

了解閥門故障產生的原因，并找到預防故障的方法，對于閥門行業工作者和產品使用者來說，都是必要且有效的。我公司技術研究人員特根據市場用戶使用球閥過程中普遍出現的硬密封球閥問題進行分析。并拓展硬密封球閥產品設計及附屬配備應注意的問題，且提出改善的方向。硬密封球閥在使用工況中比軟密封球閥要嚴苛很多，高溫、強腐蝕以及粉塵、顆粒、泥漿等介質對硬密封球閥的持續使用造成了相當大的障礙問題。在硬密封球閥的使用過程中，常常因為工況或者人為的原因導致閥門出現故障而被迫進行維修。　　　


　　從產品的使用角度來分類，硬密封球閥故障大致可以分為以下兩類：非技術類故障以及技術類故障。那么本文則要介紹硬密封球閥技術類故障的分析和解決方案；



　1高溫高壓硬密封球閥故障分析和解決方案技術類故障　


　　上一則文章所講述的非技術類故障都是人為因素造成的，來源于主觀原因，如果是足夠謹慎或者經驗足夠豐富，是*可以避免的，其故障產生原因與閥門內部結構并無關系。而所謂的技術類故障。顧名思義，它是由于目前硬密球閥的技術還不夠完善造成的，很多時候我們只能盡量去減小它所帶來的影響，而很難*消除。當然，如果一個使用壽命為3個月的硬密封球閥，經過故障排除或者預防，能夠將壽命延長至半年，那即使故障不能*杜絕，也已經可以被認為是成功的。　



　　1.1密封面破壞引起的泄漏

　　對于球閥，甚至對于閥門來說，密封面都是影響整個閥門工作的Z重要部位。從球閥的工作原理來看，球閥是啟閉件，其操作過程是鋼球在閥座上開啟或者關閉的過程，如果在開啟或者關閉的過程中造成密封面的破壞，那密封面處就可能泄露，造成閥門的內漏，閥門即為失效。　

　　1.1.1閥座彈簧的合理選用

　　硬密封球閥與軟密封球閥的Zda區別在于，鋼球與閥座都是金屬材料，不同于軟密封鋼球是金屬，而閥座是非金屬。因此，密封機理也有所不同，軟密封球閥密封原理是：鋼球與閥座之間的密封力導致非金屬閥座發生形變，將閥座與鋼球之間凸凹不平的線接觸轉變成接觸，同時軟密封閥座被擠壓變形后，與鋼球表面進一步契合，補償鋼球表面的凸凹不平處，如果鋼球與閥座的擠壓變形大一些或小一些，對密封性能影響不大；而硬密封球閥的密封原理是，鋼球與閥座之間的密封力很難使金屬閥座發生形變，因此，需要用更大的密封力（相較于軟密封球閥來說）來使閥座密封面產生形變，從而達到鋼球和閥座的契合，從而達到密封，但這種形變僅僅是細微的，如果鋼球閥座的擠壓力稍有變化，則可能無法密封。從兩種機理的不同不難得出兩個結論：特技閥門　



　　一、硬密封球閥鋼球和閥座間擠壓力更大；　

　　二、硬密封球閥對于密封的調節功能要弱于軟密封球閥。　

　　由于硬密封球閥鋼球和閥座間擠壓力更大，在球閥進行啟閉轉換時，金屬鋼球和金屬閥座之間產生滑動摩擦，根據材料力學可以得知，硬度相近的金屬間進行滑動摩擦很可能會拉傷密封面（在密封面產生劃痕）。在硬密封球閥中，一般采用在閥座后加彈簧（碟簧或柱簧）來對比壓力進行微調。這樣，一定程度上使密封力在一定范圍內，都能達到密封。



　　


　　1.1.2高溫高壓硬密封球閥故障分析和解決方案工況原因造成的密封面泄漏　　

　　事實上，對于硬密封球閥的作用，造成Zda的困擾不是技術上的問題，即使設計的足夠精密，在實際使用過程中，仍然會處一些問題，這種問題一般出現在煤化工行業，多晶硅行業，這些工況的共同特征是，介質不是由單一的氣體或液體組成，其中有大量的固體顆粒，這些固體顆粒對鋼球和閥座的流道口造成強烈的沖刷，甚至穿過流道口進入密封面，就能對密封面造成致命性的破壞。　　

　　對于這種情況導致的閥門返修情況占了維修量的20%以上。英密封球閥的鋼球和閥座密封面要求很高，一旦劃痕超過0.1mm，基本上就沒有再研磨利用的可能，使用一旦出現這種情況，往往就是球座同時報廢．所以應盡量把這種情況減少到Zdi。　　

　　將閥座密封面兩側修出兩個階梯，即為“雙刮刀“結構，兩側的階梯就像兩把刮刀，在鋼球啟閉的過程中，可以有效的刮除吸附在鋼球上的固體顆粒，避免其進入密封面。當然，這種閥座一般僅用于工況固體顆粒較多的情況，對于水、汽介質，刮刀結構減小閥座強度，且增加加工成本，沒必要。　　



　　1.1.3高溫高壓硬密封球閥故障分析和解決方案閥座壓環的調節作用　

　　前文分析了彈簧的調節作用，彈簧的彈性與壓縮量是呈線性或者二次曲線函數關系的，且有效值范圍很短，所以僅僅在極細微小的范圍內進行調節。當閥門出現泄漏而且比壓力高出標準或者低于標準閥位較大時，需要通過安裝在閥座后面的閥座壓環厚度來調節。　　

一、由于多層軟硬疊式密封圈固定在硬密封球閥板上，當閥板常開狀態時介質對其密封面形成正面沖刷，金屬片夾層中的軟密封帶受沖刷后，直接影響密封性能。

二、受結構條件的限制該結構不適應做通徑DN200以下閥門，原因是閥板整體結構太厚，流阻大。

三、因三偏心結構的原理，硬密封球閥板的密封面與閥座之間的密封是靠傳動裝置的力矩使閥板壓向閥座。正流狀態時，介質壓力越高密封擠壓越緊。當流道介質逆流時隨著介質壓力的增大閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質壓強時，密封開始泄漏。

那我們應該怎么解決這些問題呢？

，為了避免影響密封性能，閥板在不用的時候應該盡可能的關掉，降低介質對密封面形成正面沖刷的可能。

第二，盡可能減少做痛經DN200以下閥門

第三，為了避免密封泄漏，保持閥板與閥座之間的單位正壓力與介質壓強均衡。

第四，定期檢查，做好維護工作。



　　1.2高溫高壓硬密封球閥故障分析和解決方案扭力值過大　　

　　經統計，密封面泄漏在故障總量中占到20%，而扭力過大問題，在故障中至少占40%的幾率．硬密球閥由于其特殊的密封機理，扭力本來就比同規格軟密封球閥要大3－4倍，在泥濘，粉塵等吸附能力chao強的介質工況下，固液混合物吸附在鋼球和閥座密封面的外部，造成鋼球啟閉時扭力極大，甚至出現“卡死“現象，如果強行啟閉，甚至造成閥桿扭壞。　

　　目前并沒有找到完善的解決辦法．大多數情況都是拆卸維修，刮除泥漿。預防方面，可以從以下幾個方面著手：

　　①“雙刮刀"結構，刮除泥漿，遠離密封面。　

　　②流道口形狀盡量做成流線型，棱角處更容易積聚泥沙。　

　　③采用自動驅動器驅動，一是加快啟閉速度，減少泥漿沖蝕、黏附密封面時間。二是安全作用，因為驅動器的扭力是有上限的，當鋼球卡死，不至于強行扭壞閥桿或割傷密封面。　　



　　2高溫高壓硬密封球閥故障分析和解決方案結語

　　綜上所述，硬本發明屬于閥門技術領域，公開了一種超高溫硬密封球閥，由高溫閥體Ⅰ、高溫閥體Ⅱ、高溫閥球、高溫閥座、高溫閥桿、高溫彈簧、高溫組合填料、高溫防飛環和高溫耐磨軸承組成；高溫閥體Ⅰ和高溫閥體Ⅱ之間采用焊接連接，確保無外漏；密封副直接在高溫閥體Ⅰ上加工減少泄漏點；高溫閥體Ⅱ上帶散熱結構，降低高溫組合填料部位溫度，提高密封可靠性；通過高溫彈簧提供初始密封力，保證高溫環境下不會因材料變形造成高溫閥體Ⅰ和高溫閥球出現抱死現象，密封可靠；高溫閥體Ⅱ和高溫閥桿之間裝有高溫防飛環，保證高溫閥桿不會被介質吹出，閥門使用安全可靠；高溫閥體Ⅱ和高溫閥桿之間裝有高溫耐磨軸承，保證閥桿不會拉傷。密封球閥生產精度要求高，工況惡劣，要想使硬密封球閥能夠少出故障，保持較長壽命，需要把握以下幾個方面：

　　①設計、選型要結合實際工況，選擇合適的材料，結構。

　　②生產過程要嚴格把握精度，出廠做好每一步測試。

　　③使用過程中要嚴格按照產品生產說明書。　

　　④常做檢查維護，如果出現問題及時維修或更換，以免出現安全事故。



　


　　硬密封球閥在目前石油，化工等行業應用越來越廣泛，也逐步朝著大規格、高壓力的方向前進，在實際的生產的使用中，還會遇到各種問題需要解決，相信每一個閥門行業的工作者都會感到充滿挑戰和機遇。硬密封球閥是用來控制管路系統通斷及流量控制的部件，一般采用密封形式，其材料多為橡膠、聚四氟乙烯。硬密封球閥作為其中也不例外，盡管其材質較好，但也免不了在使用過程中存在些問題：