金屬硬密封球閥的開發與應用

1.研究和開發金■硬密封球棚的目的
約占閥門總量8O 以上的用為控製管道介質通斷的閘閥、截止閥、球閥、蠊閥、旋塞閥、隔膜閥和柱塞閥等7種閥門中
，球閣具有流體阻力小 流向不受限製
、啟閉迅速和高度低等綜合性能較好的優點．但是，由於現有球閥的閥座一般都采用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯等高分子合成材料製造，使用溫度低於200"C
，這就限製了球閥的使用範圍
，球閥的用量約占閥門總量的3 。而在很多中、高溫介質的管道上多采用閘閥和截止閥。雖然閘閥也有結構長度短、流體阻力小
，流向不受限製和啟閉省力，及截止閥有密封性能好的優點。但是
，閘閥有高度高、啟閉時間長、閘板容易受介質衝蝕

、閥腔中的死角處易結渣和易產生永錘現象，及截止閥有流體阻力大、操作扭矩大、結構長度長和流向受限製等缺點。采用金屬硬密封結構來提高球閥的綜合性能——使用溫度和使用壽命，是化工、石油、電力，冶金
、城市集中供熱和長輸管線等係統的需要
，是閥門製造業研究的重要課題。金屬硬密封球閥是“八五”期間國家級閥門新產品開發項
目之一，編號為90Z305001。
2．juyoudaibiaoxingdejizhongjinshuyingmifengqiuduliyangoucaiyongjinshuyingmifengjiegoushiqiufashixiangaocanshudeyouxiaofangfa。zaiyingmifengqiufajiegouzhong，jinshuqiutiyujinshufazuobixutiehedehenjin
，chanshengyidingdemifengbiyacainengshixianmifeng。erjinshuqiutiyujinshufazuobixuzaiwumocahuoshaomocadetiaojianxiaxuanzhuanqiuti，qiufadecaozuoniujucainengjianxiao，shiyongshoumingcainengyanchang。yinci
，jinshumifengfuzhitongyajincainengmifeng
，songkaihouchuxianjianxicainengkaiqi}yajinhoubunengkaiqi
，kaiqishibunengyajin。zhegeijinshuyingmifengqiufadeshejihezhizaodailaihendadekunnan。weilejiejuezhegewenti，guoneiwaixianhouchuxianlejinshudanxingfazuomifengjiegou，jinshufudongfazuomifengjiegou，tulunbaidongqiutidanxiangmifengjiegou
，zuheqiuchengkaishimifengjiegoudengqiufa。youyuxuanzhuanqiutishi，danxingfazuohefudongfazuoyuqiutizhijianbingshuxingchengjianxi，suoyimocahaihenda。jiazhidanxingcailiaozaigaowenshishixiao
，fudongfazuoyufatizhijiandedongpeihenanmifeng
，danxingcaoyijiezha，yikasifudongfazuo 這2種(zhong)結(jie)構(gou)球(qiu)閥(fa)還(hai)存(cun)在(zai)密(mi)封(feng)麵(mian)泄(xie)蒲(pu)率(lv)大(da)
，操(cao)作(zuo)扭(niu)矩(ju)大(da)
，壽(shou)命(ming)低(di)和(he)參(can)數(shu)不(bu)高(gao)等(deng)缺(que)陷(xian)。凸(tu)輪(lun)擺(bai)動(dong)球(qiu)體(ti)結(jie)構(gou)為(wei)單(dan)向(xiang)密(mi)封(feng)，流(liu)向(xiang)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)，加(jia)之(zhi)密(mi)封(feng)與(yu)製(zhi)造(zao)都(dou)很(hen)困(kun)難(nan)，所(suo)以(yi)推(tui)廣(guang)的(de)速(su)度(du)不(bu)快(kuai)。組(zu)台(tai)球(qiu)式(shi)密(mi)封(feng)結(jie)構(gou)球(qiu)閥(fa)是(shi)近(jin)十(shi)幾(ji)年(nian)來(lai)研(yan)究(jiu)、開發的蕾i結構，它不但具有普通球閥流體阻力小、流向不受限製、啟閉迅速和高度低等優點，而且還具有閘閥啟閉省力和截止閥密封可靠的優點。
3．組合球式金屬硬密封璩閥結構的工作原理
組合球式金屬硬密封球閥從1 983年開始研究，先後有3種形式
，獲3項專利。開始的組合球是按球體上流通孔方向切開，形成兩個半球。在流通孔中間帶有球形槽，槽中裝有O形彈性圈。O形圈兩邊與兩半球相連，上、下與閥杆和固定軸連接。當闕杆下行
，壓迫O形圈從圓形變成橢圓形，O形圈撐開兩球瓣貼緊閥座，
形成密封
，球閥關閉。當閥杆上行
，帶動O形圈從橢圓形恢複為圓形，收攏兩球瓣離開閥座，密封麵形帝奄隙，再旋轉組合球，球閥開啟。後來，為了解決0形圈彈性鋼圈剛性差和高溫失效問題

，將0形彈性錒圈改為四杆機構。詼機構用4根弧形杆相連．組成剮性圓環。兩邊也與兩半球相連，上
、下還是與閥杆和固定軸連接，其工作原理和O形彈性圈相同。該結構雖然剛性較好
，也適應高溫要求，但組台球體積龐大使潤體體積增大。到1989nianchu，youjiangliangbanqiugaiweixianzaidesanbanshizutaiqiujiegou。gaizutaiqiuzhongjianweixieqiuti，liangbianweiqiuban。xieyutishangliuyoufuhetongjingyaoqiuyunliutongkong，kongliangbianjuyoushangkuanxiazhaidexiemian，liangbianqiubanyuxieqiutiyixiemianshangdaichudeyanweicaozuopeihe。dangshunshizhenxuanzhuanshoulunjitongbudemenganluomudaidonghexiangliandexieqiutixiaxing
，zaixieqiutishangkuanxiazhaidexiemianzuoyongxia，poshiliangqiubanxiangliangbianyuezuotiejin
，xingchengjiaodademifengbiya，qiuyanguanbi。dangnishizhenxuanshoulunjitongbudefaganluomu
，daidongyanganhexiangliandexieqiutishangxing，zaishangkuanxiazhaidexiemianjiyanweicaodezuoyongxia，liangqiubanpixieqiutishoulong
，likailiangbianfazuo，shimifengmianxingchengwenxi．進出口壓力基本平衡，三瓣式組合球開始旋轉90。，楔球體上流通孔與閥上流通孔完全相通
，球閥開啟。為了減小操作扭炬，在高壓力
、高gao壓ya差cha的de大da口kou徑jing球qiu閥fa的de組zu合he球qiu上shang還hai帶dai有you自zi動dong泄xie壓ya孔kong，起qi加jia快kuai平ping衡heng進jin出chu口kou兩liang端duan壓ya差cha的de作zuo用yong。泄xie壓ya孔kong橫heng穿chuan撰zhuan球qiu體ti和he球qiu瓣ban中zhong心xin
，與yu楔xie球qiu體ti上shang流liu通tong孔kong成cheng9O度(du)相(xiang)交(jiao)。在(zai)楔(xie)球(qiu)體(ti)兩(liang)邊(bian)斜(xie)麵(mian)與(yu)球(qiu)瓣(ban)配(pei)合(he)處(chu)即(ji)楔(xie)球(qiu)體(ti)和(he)球(qiu)瓣(ban)上(shang)泄(xie)壓(ya)孔(kong)相(xiang)交(jiao)處(chu)

，設(she)有(you)相(xiang)似(si)於(yu)楔(xie)式(shi)閘(zha)閥(fa)的(de)密(mi)封(feng)副(fu)。當(dang)楔(xie)球(qiu)體(ti)下(xia)行(xing)，撐(cheng)開(kai)兩(liang)邊(bian)球(qiu)瓣(ban)貼(tie)緊(jin)兩(liang)邊(bian)閥(fa)座(zuo)
，球(qiu)閥(fa)閥(fa)座(zuo)密(mi)封(feng)關(guan)閉(bi)的(de)同(tong)時(shi)
，楔(xie)球(qiu)體(ti)與(yu)球(qiu)瓣(ban)上(shang)的(de)泄(xie)壓(ya)孔(kong)也(ye)從(cong)相(xiang)通(tong)位(wei)置(zhi)錯(cuo)開(kai)，斜(xie)麵(mian)上(shang)兩(liang)邊(bian)相(xiang)似(si)於(yu)楔(xie)式(shi)閘(zha)閥(fa)的(de)密(mi)封(feng)副(fu)也(ye)形(xing)成(cheng)密(mi)封(feng)，球(qiu)閥(fa)的(de)閥(fa)座(zuo)密(mi)封(feng)副(fu)和(he)泄(xie)壓(ya)孔(kong)密(mi)封(feng)副(fu)同(tong)時(shi)密(mi)封(feng)關(guan)閉(bi)。當(dang)
楔球體上行，收攏兩邊球瓣離開j圉(yu)座(zuo)，形(xing)成(cheng)間(jian)隙(xi)，平(ping)衡(heng)壓(ya)差(cha)的(de)同(tong)時(shi)
，楔(xie)球(qiu)搏(bo)與(yu)球(qiu)瓣(ban)上(shang)的(de)泄(xie)壓(ya)孔(kong)也(ye)已(yi)相(xiang)通(tong)
，壓(ya)差(cha)平(ping)衡(heng)速(su)度(du)加(jia)快(kuai)，這(zhe)時(shi)再(zai)旋(xuan)轉(zhuan)組(zu)台(tai)球(qiu)，球(qiu)閥(fa)開(kai)啟(qi)，操(cao)作(zuo)扭(niu)矩(ju)極(ji)小(xiao)。金(jin)屬(shu)硬(ying)密(mi)封(feng)球(qiu)閥(fa)的(de)啟(qi)閉(bi)方(fang)式(shi)與(yu)閘(zha)閣(ge)和(he)截(jie)止(zhi)閥(fa)相(xiang)似(si)．連續順時針旋轉手輪
，球閥關fij。連續逆時針旋轉手輪
，球閥開啟 閥杆最上端還有明顯示意球閥啟閉到位的標記。

4．三瓣式組合球式硬密封球閥的特點
(1)采(cai)用(yong)金(jin)屬(shu)硬(ying)密(mi)封(feng)結(jie)構(gou)，提(ti)高(gao)了(le)球(qiu)閥(fa)的(de)使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)，擴(kuo)大(da)了(le)球(qiu)閥(fa)的(de)使(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)。同(tong)時(shi)還(hai)提(ti)高(gao)了(le)球(qiu)閥(fa)綜(zong)合(he)技(ji)術(shu)參(can)數(shu)，使(shi)之(zhi)適(shi)應(ying)於(yu)高(gao)參(can)數(shu)化(hua)的(de)趨(qu)勢(shi)。
(2)采(cai)用(yong)球(qiu)麵(mian)與(yu)錐(zhui)麵(mian)接(jie)觸(chu)，相(xiang)似(si)於(yu)截(jie)止(zhi)閥(fa)的(de)密(mi)封(feng)形(xing)式(shi)，密(mi)封(feng)可(ke)靠(kao)。用(yong)氣(qi)和(he)水(shui)作(zuo)密(mi)封(feng)檢(jian)查(zha)泄(xie)漏(lou)率(lv)為(wei)零(ling)。這(zhe)是(shi)金(jin)屬(shu)硬(ying)密(mi)封(feng)副(fu)的(de)閥(fa)門(men)和(he)大(da)口(kou)徑(jing)閥(fa)門(men)都(dou)較(jiao)難(nan)達(da)到(dao)的(de)技(ji)術(shu)參(can)數(shu)。
(3)采用相似於閘閥楔式閘板的撰球體斜麵省力機構，使球瓣被撐開貼緊閥座關閉時形成可靠的密封 收shou攏long球qiu瓣ban使shi之zhi與yu閥fa座zuo形xing成cheng間jian隙xi後hou再zai旋xuan轉zhuan組zu合he球qiu，球qiu閻yan開kai啟qi，這zhe樣yang
，該gai閥fa操cao作zuo省sheng力li
，可ke實shi現xian無wu摩mo攘rang或huo少shao瘁cui擦ca。密mi封feng麵mian在zai正zheng常chang磨mo損sun後hou撰zhuan球qiu體ti可ke以yi再zai下xia行xing
，使shi球qiu瓣ban不bu斷duan得de到dao用yong於yu保bao證zheng使shi用yong性xing能neng的de撐cheng開kai量liang。
(4)采用泄壓 L來平衡大口徑、高壓差球閥進出口兩端壓差
，相當於在悶內裝了2個“內通閩 ．而且“內通閥”可隨球閥的啟閉過程自動啟閉，實現平衡壓差的功能。解決了大口徑、高壓差球閥必須安裝旁通閥的問題。
(5)這種球閥不但適用於氣體或液體單態介質，也適用於氣液混合的2態介質和氣液漿混合介質
(6)采用組合球結構，可根據球瓣和楔球體和各自功能選擇不同材料製造，采用不同的熱處理和表麵處理方法 可將球瓣和楔球體作分體加工和分體裝配，這為闊門的設計製造和減小閥腔安裝孔直徑帶來很大的靈活性。
(7)增加了上密封裝置，為球閥的維修帶來方便
(8)完全適應於國內外現有球閥的結構長度
、連接形式和連接尺寸相關標準。
(9)該閥結構比較複雜，零部件多，增加了製造難度和製造成本。
(10)啟閉速度雖然比閘閥和截止閥快
，但比普通球閥慢。

5．主要技術參數
公稱通徑為DN10～ DN500，公稱壓力(MPa)為PN1．6 ～ PⅣ35(DN ≤ 125)、
PN1．6～ PN10(DN ≤ 500)．適用溫度為一40～675℃ ，適用介質為水、氣
、蒸汽
、石油、酸和堿等
，密封性能為“0”泄漏，使用壽命為6000次，操作扭矩小於閘閥
、截止閥和普通球閥而大。於平板閘閥，驅動方式為手動

、齒輪傳動、氣動

、液動
、氣液聯動和電動。

6．開發與應用
1992年8月該閥申請專利，1995年1月獲發明專利權(專利名稱為高溫高壓球閥
、蝶閥，專利號為ZL92109430．2)。1992年～1993年該閥樣品兩次在勝利油田試用
，效果良好，特別是密封性能．在常溫和高溫工況泄漏率均為零1994年5月通過省級鑒定，列入省級新產品。l995年產品(DN15～ 200，PN1．6～ l0(MPa)．工作溫度為常溫～450℃)在勝利油田和南京揚子石化公司等單位使用
，性能可靠。1995年5月產品列入上海市科技產業化推廣項目 l996年lO月產品獲上海市優秀發明選拔賽一等獎。1996年至今，產品在齊魯石化
、金山石化、上海寶鋼等單位使用．用yong戶hu反fan映ying良liang好hao金jin屬shu硬ying密mi封feng球qiu閥fa不bu但dan保bao留liu了le普pu通tong球qiu閥fa的de主zhu要yao優you點dian，還hai將jiang閘zha閥fa和he截jie止zhi閥fa的de主zhu要yao優you點dian集ji於yu一yi體ti，既ji提ti高gao了le球qiu閥fa的de使shi用yong溫wen度du
，又you保bao證zheng了le密mi封feng性xing
能 該閥為大口徑、高壓、高溫、低溫和低流阻全徑高參數球閥的設計，提供了可靠的結構。
國家擬投巨額資金建設新疆石化基地
據新疆維吾爾自治區計劃委員會提供的最新消息
，在1996年～2000年間
，國家將投入1000多億元，用於新疆油氣資源勘探開發和石油化工基地建設。
新疆塔裏術、準噶爾、吐哈三大盆地和另外19個中小型盆地
，可供油氣勘探的沉積岩麵積達92萬平方公裏，預測石油天然氣地質謗量在300億噸以上，約占中國陸上油氣資源總量的三分之一 截至1996年瓿疆已累計發現42個油氣田
，探明石油儲量20多億噸，探明天然氣儲量3567億立方米，其中已經建成的20多個油田，形成了1700萬噸原油年產能力。按照中國石油天然氣總公司的規劃
， 九五 期間，國家將投入760億元的巨額資金，以加快新疆油氣資源的勘探開發，使之成
為國家重要的石油天然氣生產基地。
據介紹
，今後新疆油氣勘探的主攻方向
，一是摸清塔裏木、準噶爾和吐哈三大盆地的油氣聚集規律
，查明已經發現的75個大型構造的含油氣麵積和儲量規模。二是在焉耆

、伊犁、紫窩堡和三塘湖等中小型地開辟探區，尋找新的油氣富集構造，爭取獲得重大突破，五年新增石油探明儲量15億噸 天然氣探明儲量1500億立方米。石油天然氣開發的重點，是繼續采用國內外的先進技術，降低
準噶爾盆地老油田的遞減速度，保證原油產量穩中有增 加速開發塔裏術和吐哈盆地已經探明的油氣資源
，逐步提高油氣生產能力，形成兩個新的主力油氣田 規劃到本世紀末，新疆原油年產量達到。