01 化工高粘度專用球閥故障解決辦法概述

在渣油、重油、蠟油及汽油脫硫等工藝處理過程中，介質(zhì)具有高溫、高壓、含固、粘稠等特點，該裝置采用的閥門均為球閥。裝置使用一段時間后，常出現(xiàn)系統(tǒng)充壓不足，連鎖保護裝置報警、跳停的狀況。排查中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場使用的浮動球閥服役一段時間后，出現(xiàn)卡塞、無法有效密封，導致系統(tǒng)充壓不足，故障跳停。球閥的故障制約著系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、長周期 穩(wěn)定運行發(fā)展。

化工高粘度專用球閥故障解決辦法結(jié)構(gòu)特點:

金屬硬密封球閥的閥座采用板簧加載的金屬密封結(jié)構(gòu),在高溫下啟閉輕松,能適用于較高的溫度及各種介質(zhì)工況。

球體及閥座采用特殊硬化處理,密封面不擦傷。

采用下裝式閥桿,設置倒密封結(jié)構(gòu),能確保填料處可靠密封。

金屬硬密封結(jié)構(gòu)球閥應按規(guī)定流向使用。

標準規(guī)范:

設計制造標準:GB/T 21385-2008

結(jié)構(gòu)長度標準:GB/T 12221-2005

連接法蘭標準:GB/T 9113、ANSI B16.5、JB/T74~90、GB9112~9131、HG20615~20635、SH3406

壓力溫度等級:GB/T 12224-2005

試驗檢驗標準:GB/T 13927-2008

02 化工高粘度專用球閥故障解決辦法故障分析

現(xiàn)場使用的固定球閥沒有發(fā)現(xiàn)問題，出現(xiàn)問題的為存在反向壓力工段的浮動球閥。閥門為單向密封，碟簧方向為高壓端，正向壓力工作時，閥門沒有任何問題。當系統(tǒng)存在反向壓力時，球體會脫離主閥座，導致介質(zhì)進入球體和閥座間隙，并附著其表面。當反向壓力持續(xù)時間越長，這種影響越為惡劣。當再次恢復到正向壓力時，由于球體和閥座密封面被介質(zhì)墊起，閥座和球體無法有效貼合，即便是存在鋒利的刮刀，也無法有效將附著在表面的粘 著物清理干凈，從而造成泄漏及無法有效關閉等問題。

特殊適合于高粘度產(chǎn)品，低雷諾數(shù)量，帶懸浮顆粒，給氣泡介質(zhì)測量，根據(jù)精度不受流體介質(zhì)電常數(shù)特性的影響和限制。結(jié)構(gòu)設計特殊，有導流作用，防止阻塞的情況是詳細資料場合有無比擬的一種替代品作用。

根據(jù)流量系數(shù)和非線性誤差系數(shù)，針對溫度變化和密度和變化等參數(shù)的修正功能。測量精度達到0.5%左右，可以對現(xiàn)場顯示的標準電流做好信號測試，達到輸出和自動控制的系數(shù)，計算機聯(lián)網(wǎng)就可以進行參數(shù)自動調(diào)整設置。

契形流量結(jié)構(gòu)簡樸，通過部件和磨損，工作性穩(wěn)定，不銹鋼球閥給可靠使用的壽命提高，它的測量達到結(jié)構(gòu)特性，給不銹鋼形成阻塞的情況，壓力較小情況下，需要給雷諾數(shù)量較低的情況進行高精度的測量，經(jīng)過理想的選擇達到要求。

03 化工高粘度專用球閥故障解決辦法結(jié)構(gòu)改進

閥門其他部位不做更改，僅對閥座結(jié)構(gòu)進行改進，使其閥座左右對稱，閥門沒有安裝方向要求，任意方向均可安裝，均可有效實現(xiàn)雙向密封。

彈簧不再采用螺柱彈簧，而采用碟簧。螺柱彈簧需要過多的保護，使閥門結(jié)構(gòu)變的復雜，并且介質(zhì)堵塞很容易使螺柱彈簧無法有效移動。其設計理念為保證介質(zhì)要進的來，還要出的去，所以，要防止物料的堆積，僅僅靠傳統(tǒng)的防塵設計并不能有效的解決問題。實踐中證明，采用開放式的結(jié)構(gòu)，更能有效解決物料堆積問題。應利用介質(zhì)本身的流動和閥門開關運動進行介質(zhì)松散和排放。支撐環(huán)上加工有大圓弧面，不再是傳統(tǒng)的直角和倒角過渡，利用介質(zhì)的沖擊力進行自清潔，可將堆積在開縫中的物料在開關過程中松動并且沖走。同樣，在閥座背面加大的圓弧面，有利于介質(zhì)排放。嵌入在支撐環(huán)的銷軸具有限位作用，且采用銷軸結(jié)構(gòu)，占用空間小，減少介質(zhì)的堆積的同時，在回彈過程中防止卡塞。當系統(tǒng)存在反向壓的時候，整個閥座的力量壓在銷軸上，而不是壓緊石墨圈，可防止石墨材料失去彈性，保證閥座密封面能夠有效回彈。閥座采用鋒利的刮刀，將粘附在密封面的沉積物去除。

嵌入在支撐環(huán)中的銷軸，應防止掉出，多數(shù)采用過盈配合及點焊方式。碟簧頂在支撐環(huán)和壓環(huán)上，形成一個密閉的內(nèi)部空間，雜質(zhì)很難進入。通過碟簧的預緊力迫使石墨變形，形成閥座和閥體間的有效密封。

通過結(jié)構(gòu)的變化，該浮動球閥已不是傳統(tǒng)的閥后密封，而變?yōu)殚y前密封，扭矩也會增加2倍， 所以選擇執(zhí)行機構(gòu)的時候，需要確?？梢源蜷_閥門，同時，伴隨著扭矩的增大，驅(qū)動鏈也應具有足夠強度，防止閥桿等連接部位變形。為保證現(xiàn)場使用帶載開關的平穩(wěn)性，閥座與閥座函的間隙應控制準確并盡量小，實現(xiàn)強有力的刮除介質(zhì)作用，并且作為閥前密封。閥座頭部應有足夠剛度，防止閥座翹曲及卡塞在閥座函中。

04 化工高粘度專用球閥故障解決辦法工藝控制

閥門功能性變強的同時，其結(jié)構(gòu)變得復雜，故而需要較高的加工工藝來保證，現(xiàn)分別對各個關鍵零件進行分析。

（1）閥座

在防止高溫脹塞的前提下，通過合理選材及準確的設計計算得到的閥座外徑尺寸，應與閥體的閥座函間隙盡量小，防止物料進入縫隙中，阻礙閥座在閥座函內(nèi)的有效滑動。除閥座密封面處鋒利刮刀刮除球體表面雜質(zhì)外，閥座外徑也應保持尖銳倒角，以實現(xiàn)閥座在軸向活動中對閥座函堆積物料進行清潔刮擦。閥座背面也開有較大倒角，在開關過程中，利用介質(zhì)的流動特性進行泄灰排渣。

（2）碟簧

碟簧產(chǎn)生的推力充足，應能有效的將粘附在球體表面的介質(zhì)清除，并且要保持足夠的穩(wěn)定性。因此，碟簧應有足夠的厚度和壓縮量。碟簧表面平整，防止雜質(zhì)進入碟簧內(nèi)部，堵塞緩沖空間，限制閥座和球體的軸向移動。

（3）閥體閥蓋

因閥座和球體作為一個整體在閥門內(nèi)腔左右平行的移動，故而需要較高的加工精度。閥座函與閥體一次裝夾，可保證其同軸度。閥體和閥蓋間的配合止口應小間隙配合，確保閥體和閥蓋的閥座函具有較高同軸度，從而保證閥座球體在閥腔內(nèi)平滑移動。

（4）銷軸

銷軸所起的作用除了減少與閥座的接觸面積，防止介質(zhì)堆積外，還有一個重要作用為受力限位止動，故銷軸平面的平面度很重要。所有銷軸應保持同樣高度，在介質(zhì)壓力作用下，球體和閥座整體移動，應平整的落在銷軸上，否則閥座偏轉(zhuǎn)，在壓力作用下會導致閥座歪斜，卡塞在內(nèi)部無法有效回彈。為防止在高溫下銷軸膨脹松動，可對銷軸和支撐環(huán)的結(jié)合處進行點焊。組合后的支撐環(huán)和銷軸，為保證有相同高度，可進行二次精加工，確保有相同高度。

（5）石墨圈

石墨圈原則上要求致密度大且具有一定的彈性。在較小的碟簧推力下能有效的對閥座和閥體進行可靠密封。且在較長的時間內(nèi)，不會因為受力壓縮而軸向變短，導致碟簧有效壓縮量變小，推力下降導致球體向下滑落影響閥門密封。

（6）支撐環(huán)

支撐環(huán)開有大圓弧過渡工藝鏟刀，在閥門啟閉運動及介質(zhì)壓力下球體閥座左右移動中，利用結(jié)構(gòu)特性及介質(zhì)流動，將堆積的物料進行松動，清除，達到自清潔目的。為防止支撐環(huán)移動及進入固體物料，應采用與閥體過盈配合或點焊方式。固定的同時，應同時考慮可拆裝的維護性。

05化工高粘度專用球閥故障解決辦法 結(jié)語

反向壓力、開關不頻繁的雙向密封場合。實踐中發(fā)現(xiàn)，在不同的工段應采用不同的結(jié)構(gòu)，不存在一個結(jié)構(gòu)適用于所有工況，也不存在同一個閥門適用于所有位置，故而應針對不同的工況和位置進行設計和選型，從而以最小經(jīng)濟投入確保化工裝置持續(xù)可靠穩(wěn)定運行。

金屬硬密封球閥應用于煤粉、煤渣、渣槳等固體顆粒介質(zhì)時，易出現(xiàn)內(nèi)漏、卡、開關不到位等故障。通過優(yōu)化球閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使球閥具有壽命長，而高溫、而磨損、而沖刷等特點，廣泛用于高溫、高壓、易結(jié)晶、沉淀性介質(zhì)工況。