1.之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹新型水利樞紐固定式球閥選型概述 本文介紹了舊球閥在運(yùn)行中存在的問(wèn)題、新球閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，闡述了在新球形閥的應(yīng)用中，通過(guò)采用新結(jié)構(gòu)、新工藝，藝，解決了水電站球形閥長(zhǎng)期困擾的問(wèn)題，促進(jìn)了電站安全生產(chǎn)、長(zhǎng)治久安。球閥是一種被廣泛使用的閥門(mén)，在要求嚴(yán)格，工況苛刻的情況下往往會(huì)選用球閥作為主要的切斷閥。因?yàn)榍蜷y的啟閉采用圓形通孔的球體，球體隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到切斷、分配、改變介質(zhì)流向等作用，其中V形開(kāi)口的球閥還可以用于流量調(diào)節(jié)。球閥的主要組成部件：閥體、帶有軸頸閥門(mén)、滑動(dòng)軸承、帶密封環(huán)的工作密封、檢修密封裝置和閥門(mén)的操作機(jī)構(gòu)等。 
2.新型水利樞紐固定式球閥選型舊球形閥運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題
2.1 活門(mén)軸端漏水
球形閥經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，活門(mén)兩端轉(zhuǎn)軸與軸套間由于摩擦磨損會(huì)形成相對(duì)的橢圓，U型橡皮密封的性能隨之下降，水即會(huì)從軸端處漏出，沖刷損壞軸端密封圈，造成軸端漏水；而要處理漏水只有全站停機(jī)停水，放空壓力鋼管內(nèi)的積水后方能進(jìn)行。造成這種現(xiàn)象的主要原因是閥體組合縫正處在軸端的中央，閥體沿活門(mén)軸孔中心線分半，造成軸孔兩側(cè)螺栓孔跨距大、把合力不足引起的。這種設(shè)備固有的結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的合縫面漏水給檢修帶來(lái)了極大的麻煩，給電站的安全運(yùn)行帶來(lái)了隱患，給電站的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了巨大的損失。
2.2 移動(dòng)密封環(huán)行程指示桿漏油
球形閥在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)經(jīng)常動(dòng)作移動(dòng)密封環(huán)，特別是工作密封移動(dòng)環(huán)，在每次球形閥開(kāi)關(guān)過(guò)程中都會(huì)動(dòng)作一次，從而帶動(dòng)安裝在移動(dòng)密封環(huán)上的行程指示桿就會(huì)動(dòng)作一次。雖然行程指示桿使用了兩道O型橡膠密封，但由于是動(dòng)密封，球形閥經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，行程指示桿密封就會(huì)因性能下降而漏油，進(jìn)而造成壓油裝置油料損失，給電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)影響。行程指示桿密封裝置見(jiàn)圖1。圖1 行程指示桿密封裝置圖 2.3 密封環(huán)漏水大
由于電站水頭高且所處河段屬山區(qū)河流，河水中泥沙含量大，球形閥在運(yùn)行過(guò)程中密封環(huán)止水面常會(huì)因關(guān)閉不嚴(yán)而漏水，引起密封環(huán)汽蝕磨損，從而加速密封環(huán)的損壞，造成密封環(huán)漏水過(guò)大，進(jìn)而影響機(jī)組大修和正常的安全運(yùn)行。
鑒于以上種種原因，結(jié)合“5.12”震后恢復(fù)生產(chǎn)，我廠決定對(duì)水電站球形閥進(jìn)行改造，重點(diǎn)對(duì)球形閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，使其滿足電站安全生產(chǎn)的需要。 3.新型水利樞紐固定式球閥選型新球形閥的基本參數(shù)（表1）
表1 新球形閥基本參數(shù)表 上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥球閥通常采用臥軸結(jié)構(gòu)，活門(mén)全開(kāi)式，工作密封蓋位于上部。閥體通常由兩件組成。組合面的位置通常有兩種安排：一種是偏心分半，組合面放在靠近下游側(cè)(即靠近工作密封側(cè))，閥體的地腳螺絲釘都不布置在上游側(cè)這大半閥體上。其優(yōu)點(diǎn)是分半面螺釘受力均勻，但采用這種結(jié)構(gòu)，閥軸和活門(mén)必須是裝配式的，否則無(wú)法裝入閥體，另一種是對(duì)稱分半，將分半面放在閥軸中心上，這時(shí)閥軸和活可以采用整體結(jié)構(gòu)，以減輕質(zhì)量。閥體通常采用鑄鋼鑄成。當(dāng)閥軸和活門(mén)為整體結(jié)構(gòu)時(shí)，可以采用鑄鋼鑄造或分別鑄造后焊在一起，當(dāng)閥軸和活門(mén)為裝配結(jié)構(gòu)時(shí)，則是通過(guò)閥軸上的法蘭用螺釘和活門(mén)組裝。 新型水利樞紐固定式球閥選型球閥維修通則
(1) 必須先查明球閥上、下游管道確已卸除壓力后，才能進(jìn)行拆卸分解操作。
(2) 分解及再裝配時(shí)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(shí)宜使用工具。
(3) 裝配時(shí)法蘭上的螺栓必須對(duì)稱、逐步、均勻地?cái)Q緊。
(4) 清洗劑應(yīng)與球閥中的橡膠件、塑料件、金屬件及工作介質(zhì)（例如燃?xì)猓┑染嗳?。工作介質(zhì)為燃?xì)鈺r(shí)，可用汽油(GB484-89)清洗金屬零件。非金屬零件用純凈水或酒精清洗。
(5) 分解下來(lái)的單個(gè)零件可以用浸洗方式清洗。尚留有未分解下來(lái)的非金屬件的金屬件可采用干凈的細(xì)潔的浸漬有清洗劑的綢布（為避免纖維脫落粘附在零件上）擦洗。清洗時(shí)須
去除一切粘附在壁面上的油脂、污垢、積膠、灰塵等。
(6) 非金屬零件清洗后應(yīng)立即從清洗劑中取出，不得長(zhǎng)時(shí)間浸泡。
(7) 清洗后需待被洗壁面清洗劑揮發(fā)后（可用未浸清洗劑的綢布擦）進(jìn)行裝配，但不得長(zhǎng)時(shí)間擱置，否則會(huì)生銹、被灰塵污染。
(8) 新零件在裝配前也需清洗干凈。
(9) 使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂應(yīng)與球閥金屬材料、橡膠件、塑料件及工作介質(zhì)均相容。工作介質(zhì)為燃?xì)鈺r(shí)，可用例如特221 潤(rùn)滑脂。在密封件安裝槽的表面上涂一薄層潤(rùn)滑脂，在
橡膠密封件上涂一薄層潤(rùn)滑脂，閥桿的密封面及摩擦面上涂一薄層潤(rùn)滑脂。
(10) 裝配時(shí)應(yīng)不允許有金屬碎屑、纖維、油脂（規(guī)定使用的除外）灰塵及其它雜質(zhì)、異物等污染、粘附或停留在零件表面上或進(jìn)入內(nèi)腔 4.新球形閥的工作原理
當(dāng)球形閥要開(kāi)啟時(shí)，首先解除檢修密封處的鎖錠，然后在檢修密封的開(kāi)啟腔通入壓力油，使檢修密封處于開(kāi)啟狀態(tài)，且上游檢修密封的行程開(kāi)關(guān)的信號(hào)顯示開(kāi)啟，在此狀況下，先后打開(kāi)旁通管手動(dòng)閥和液壓閥，向蝸殼內(nèi)充水，一定延時(shí)后，在下游工作密封的開(kāi)啟腔通入壓力油，使工作密封處于開(kāi)啟狀態(tài)，且下游工作密封的行程開(kāi)關(guān)的信號(hào)顯示開(kāi)啟，當(dāng)活門(mén)前后壓力趨于平衡，控制球形閥的壓力傳感器和壓力開(kāi)關(guān)的顯示達(dá)到設(shè)定值時(shí)，接力器轉(zhuǎn)動(dòng)活門(mén)由全關(guān)旋轉(zhuǎn)到全開(kāi)，接著關(guān)閉旁通管液壓閥，球形閥開(kāi)啟過(guò)程結(jié)束。
當(dāng)球形閥要關(guān)閉時(shí)，首先打開(kāi)旁通管液壓閥，接力器轉(zhuǎn)動(dòng)活門(mén)由全開(kāi)旋轉(zhuǎn)到全關(guān)，然后在下游工作密封的關(guān)閉腔通入壓力油，使工作密封處于關(guān)閉狀態(tài)，且下游工作密封的行程開(kāi)關(guān)的信號(hào)顯示關(guān)閉，較后關(guān)閉旁通管液壓閥，水流被全部截?cái)?，球形閥關(guān)閉過(guò)程結(jié)束。
一般情況下，上游檢修密封始終處于開(kāi)啟位置，只有當(dāng)機(jī)組檢修或球形閥更換工作密封時(shí)才關(guān)閉球形閥檢修密封并投入檢修密封的機(jī)械鎖錠。正常停機(jī)或機(jī)組發(fā)生事故時(shí)，在關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的同時(shí)，還需關(guān)閉球形閥工作密封。值得一提的是球形閥工作密封是要經(jīng)常被操作、動(dòng)作的，而檢修密封是很少動(dòng)作的。另外，在引水鋼管充滿水的情況下，球形閥活門(mén)或處于關(guān)閉，或處于開(kāi)啟，不允許停留在其它位置做調(diào)節(jié)流量用。
5.新型水利樞紐固定式球閥選型新球形閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1）球形閥本體由分半的前閥體、后閥體、活門(mén)、自潤(rùn)滑軸承及檢修密封、工作密封等零部件組成，附屬設(shè)備有旁通閥、空氣閥、部分管路和部分自動(dòng)化元件等。
（2）新球形閥為橫軸型，活門(mén)中間流道直徑與上、下游引水管直徑相同，具有全開(kāi)時(shí)阻力損失小（可忽略不計(jì)）、全關(guān)時(shí)密封性能好的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的雙密封環(huán)球形閥，能在機(jī)組事故且導(dǎo)水機(jī)構(gòu)不能關(guān)閉時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)水關(guān)閉球形閥。
（3）閥體采用偏離軸孔斜分半整鑄結(jié)構(gòu)，分半面與水流方向成51°夾角，其優(yōu)點(diǎn)是閥體分半面為整圓，便于密封，同時(shí)使分半面螺栓分布均勻，受力好，避免了沿閥體軸孔中心線垂直分半所造成軸孔兩側(cè)螺栓跨距大，把合力不足，合縫錯(cuò)牙漏水現(xiàn)象。閥體兩側(cè)各有一個(gè)水平軸承座用于支撐閥軸和活門(mén)。閥體帶有連接上游側(cè)壓力鋼管和下游側(cè)可拆卸伸縮節(jié)的法蘭，閥體、軸承座、上游側(cè)法蘭能承受在球形閥截?cái)嗨鲿r(shí)水流作用在活門(mén)和閥體上的較大水推力。閥體兩側(cè)均設(shè)有整體的支撐底座，按傳遞球形閥全部垂直荷載設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)允許球形閥沿壓力鋼管軸線方向相對(duì)于基礎(chǔ)板有微小位移，因此基礎(chǔ)板與球形閥支撐底座接觸面需加工光滑，且該位移不會(huì)損壞或擦傷地腳螺栓、螺母。閥體頂部設(shè)置一個(gè)排氣孔，用于充水時(shí)排除閥體頂部的空氣，底部設(shè)置排污閥，用于檢修時(shí)排掉積水和沉積的泥沙。
（4）活門(mén)采用鑄鋼整體制造，具有很好的剛強(qiáng)度?；铋T(mén)兩軸身覆蓋有不銹鋼襯套，以增加活門(mén)軸抗磨蝕能力，進(jìn)而保護(hù)軸承及其密封。
（5）主密封為雙面金屬密封，分為上游側(cè)檢修密封與下游側(cè)工作密封，均為可拆卸式結(jié)構(gòu)。主密封包括高強(qiáng)度不銹鋼移動(dòng)密封環(huán)和不銹鋼固定密封座，移動(dòng)密封環(huán)位于閥體與過(guò)渡法蘭間的密封腔內(nèi)，可根據(jù)需要控制其前后移動(dòng)；固定密封環(huán)用不銹鋼螺栓把合在活門(mén)上，當(dāng)活門(mén)到達(dá)全關(guān)位置后，移動(dòng)密封環(huán)滑動(dòng)并壓緊固定密封座，起到密封作用；在活門(mén)開(kāi)啟前移動(dòng)密封環(huán)離開(kāi)固定密封座，解除密封。閥體和過(guò)渡法蘭上的密封環(huán)導(dǎo)向面采用不銹鋼護(hù)襯。移動(dòng)密封環(huán)上的密封采用進(jìn)口的D型密封圈，密封圈密封面中含有潤(rùn)滑材料，在保證密封的同時(shí)使密封圈有較長(zhǎng)的壽命。移動(dòng)密封環(huán)均由取自操作系統(tǒng)的壓力油進(jìn)行操作，下游工作密封由球形閥控制系統(tǒng)自動(dòng)控制操作上游檢修密封采用手動(dòng)控制操作，并設(shè)有手動(dòng)鎖錠桿，可以在工作密封檢修時(shí)將檢修密封鎖錠在全關(guān)位置。工作密封和檢修密封均設(shè)有移動(dòng)密封環(huán)位置指示信號(hào)裝置，其信號(hào)通過(guò)電纜線接至球形閥的控制系統(tǒng)。球形閥主密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。圖2 球形閥主密封及接近開(kāi)關(guān)傳感器示意圖 （6）密封環(huán)位置信號(hào)裝置電信號(hào)器采用進(jìn)口產(chǎn)品接近開(kāi)關(guān)傳感器。為了保證密封環(huán)動(dòng)作的可靠性，在密封環(huán)圓周上均布了四個(gè)電信號(hào)器，只有當(dāng)密封環(huán)在退出位置時(shí)四個(gè)點(diǎn)全部接通才發(fā)出電氣信號(hào)給控制系統(tǒng)。在信號(hào)未發(fā)出之前，活門(mén)禁止轉(zhuǎn)動(dòng)。接近開(kāi)關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。
（7）球形閥軸承采用德國(guó)進(jìn)口的DEVA－BM自潤(rùn)滑軸承，具有良好的承載性能。軸承瓦鑲嵌在軸承鋼套里，可隨鋼套一起在閥體不解體條件下從閥體內(nèi)拆出來(lái)。鋼套外側(cè)與閥體接觸部位設(shè)有兩道O型靜密封，鋼套內(nèi)側(cè)與閥軸接觸部位屬于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封，設(shè)兩道密封，一道接近閥體內(nèi)圓，采用整圈O型橡膠密封圈，起封沙作用，盡可能防止泥沙進(jìn)入軸瓦，密封槽設(shè)有旁通孔；另一道在閥體外側(cè)，采用進(jìn)口格萊圈。球形閥軸承及密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。圖3 球形閥軸承及密封示意圖 
6.新型水利樞紐固定式球閥選型結(jié)語(yǔ)
在水電站新球形閥應(yīng)用中，通過(guò)采用偏離軸孔斜分半整鑄結(jié)構(gòu)，提高了合縫密封的可靠性，避免了舊閥體沿軸孔中心線垂直分半所造成的軸孔兩側(cè)螺栓跨距大、把合力不足的缺陷。同時(shí)，在球形閥軸承的運(yùn)用中，采用德國(guó)進(jìn)口的DE-VA－BM自潤(rùn)滑軸承，改善了軸承的承載性能，進(jìn)一步提高了活門(mén)軸端密封的可靠性，解決了舊球形閥活門(mén)軸端的漏水現(xiàn)象。通過(guò)改變移動(dòng)密封環(huán)位置狀態(tài)的顯示方式，變動(dòng)密封為靜密封，有效解決了舊球形閥移動(dòng)密封環(huán)行程指示桿漏油現(xiàn)象。同時(shí)，通過(guò)在移動(dòng)密封環(huán)上采用雙套密封圈設(shè)置，并在密封圈之間加開(kāi)溢流口，有效避免了油混水現(xiàn)象的發(fā)生；通過(guò)采用高強(qiáng)度不銹鋼主密封，提高了密封環(huán)的抗汽蝕磨損性能，延長(zhǎng)了密封環(huán)的使用周期。應(yīng)該說(shuō)，新球閥在水電站的應(yīng)用是成功的，解決了舊球形閥近30年來(lái)存在的諸多問(wèn)題，提高了電站的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了電站安全生產(chǎn)長(zhǎng)治久安。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥 |
