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    管線球閥的DBB解析

    發布時間： 2016-06-07　　點擊次數： 1649次

    DBB 功能的定義為：

    　　（1）對于具有兩個閥座的閥門來說，當閥門處于關閉位置時，來自于閥門上、下游兩端的介質壓力會分別對上、下游閥座提供一個密封反力，從而使兩個閥座之間閥腔的排氣或排污操作能夠可靠地進行。

    　?。?）具有兩個密封副的閥門，在關閉位置時，兩個密封副可同時保持密封狀態，中腔內（兩個密封副間）的閥體有一個泄放介質壓力的接口。表示符號DBB。

    　　如圖1 所示，對于具有兩個閥座的管線球閥，當閥門處于關閉位置時，可以進行對閥腔的排污或排氣操作。這時，可能發生的情況有兩種。

    　　情況一：隨著排氣或排污的進行，閥腔內的介質壓力可以被排盡，也就是說，閥腔內不再有連續的介質流出時，說明此管線球閥的DBB 功能是完好的。

    　　情況二：隨著排氣或排污的進行，閥腔內的介質壓力不能被排盡，也就是說，不論開啟排氣或排污閥的時間有多久，閥腔內始終有連續的介質流出。那么，就可以判斷這個管線球閥的DBB 功能受損或缺失。

    　　DBB 功能的失效可分成兩種情況來考慮：

    　?。?）此缺陷發生在閥門出廠檢驗時，稱之為DBB 功能缺失，這是由于閥門自身先天不足的原因造成的，屬于閥門的硬傷；

    　?。?）出廠檢驗時，閥門DBB 功能完好，使用一段時間后，DBB 功能失效。這種情況，稱之為DBB 功能受損。造成這種缺陷的原因是：圖1的上、下游閥座的密封部位發生了泄漏。對于分體式管線球閥來說，這種缺陷是可修復的。

    a）管線球閥排氣或排污開始 （b）管線球閥排氣或排污結束

    圖1 管線球閥DBB 功能示意圖

    DBB功能的作用

    　　對于長期運行的天然氣管線，由于腐蝕的原因，管道的內壁會脫落一些細小的銹砂，并且介質中也會有一些顆粒物雜質存在。在閥門的開關過程中，這些雜質會進入到閥門的兩個閥座之間的閥腔內。日積月累，閥腔內堆積的雜質會越來越多。對于長期運行的石油管線，往往在石油介質中含有很多微小的顆粒物和油泥、油污等雜質。在開、關閥門的過程中，這些雜質也會沉積在兩個閥座之間的閥腔內。這些原因可能會造成以下情況：

    　?、匐s質劃傷球體和閥座的密封面，使閥門發生內漏；

    　?、谶^多的雜質堆積，使球體卡死。從而增大閥門的開、關扭矩，甚至于根本開、關不動閥門，使閥門失去作用。

    　　在這些情況下，管線球閥的DBB 功能就會起到很重要的作用：

    　?。?）給管線球閥的在線維護提供了必要的條件準備。管線球閥定期進行排污的操作，可以減少各種雜質對閥門內部密封的影響，延長閥門的使用壽命；

    　?。?）使得閥門在進行排污或排氣操作時，更有可靠的安全保障；

    　　（3）對于具有單活塞效應（或叫自泄壓）的閥座的管線球閥來說，在閥門處于關閉狀態下，進行排污或排氣的操作，可以幫助提升閥門內部的密封性能。

    3、影響DBB的主要因素

    　　（1）閥門內部軟密封材料損壞對于管線球閥來說，在閥座和球體之間，閥座和閥體之間都存在有工程塑料和橡膠密封元件

    閥座的軟密封結構

    　　閥門出廠檢驗時，DBB 功能完好。但是在閥門的使用過程中，由于軟密封元件的失效，會造成閥門產生內漏。在閥門發生內漏的情況下，進行排污或排氣的操作時，閥腔內的壓力是排泄不盡的。這時的DBB 功能就受到了損壞。使軟密封元件失效的原因如下：

    　?、賹τ谲涢y座而言，它和球體的密封面之間存在的細小雜質，使得在開、關閥門的過程中對軟閥座造成了不可彌補的損傷，從而引起軟閥座的密封面泄漏；

    　?、趯τ诮饘匍y座和閥體之間的橡膠O 型圈而言，質量不好的橡膠O 型圈往往會在開、關閥門操作的過程中，因其外部壓力消失而引起爆裂。從而產生閥門內部密封的泄漏。這種情況在高壓的氣體介質工況下，更容易發生。

    　?。?）閥門主要密封零件的加工精度和閥門的裝配精度

    　　如圖3 所示，在閥門裝配完成后，當閥門上、下游兩端同時施加介質壓力時，如果上游的定位尺寸d3和下游閥座的定位尺寸d2之間的同軸度的偏差太大，閥門上、下游的閥座就會產生圖示偏斜。究其原因，這種裝配的同軸度偏差過大是由于閥體零件的加工精度的偏差過大造成的。這樣，就會導致上、下游的閥座發生泄漏。這個時候進行排污或排氣操作時，閥腔內就會后介質*地排出。

    影響DBB 功能實現的加工和裝配因素

    　　特別指出的是，在這種故障發生時，如果分別對上、下游閥座施加介質壓力（不是同時施加），分別就上、下游閥座而言，它們各自的密封又是合格的。所以，閥門出廠檢驗時，只做分別針對上、下游閥座進行的密封試驗來檢查閥門的密封性能是不完整的。因為很多時候，分別進行的上、下游閥座的密封試驗的結果是合格的，但它的DBB 功能卻是缺失的。

    4、杜絕DBB功能缺失的措施

    　?。?）為防止閥門在開、關過程中，球體密封面上有雜質的存在而劃傷軟閥座材料造成閥門的泄漏，可以對閥座的結構進行優化。如圖4 所示，可以把軟閥座密封方式改進為軟、硬復合密封方式。

    閥座密封結構的優化

    　?、僖獙η蝮w和金屬閥座的密封面進行硬化處理，并保證球體密封面的硬化層的硬度比金屬閥座密封面硬化層的硬度高10 度（HRC）。

    　　②在硬化處理后，要把金屬閥座的密封面和球體密封面進行配對研磨處理。并使兩個密封面的表面粗糙度達到Ra0.2 或以下。這樣，對提高金屬密封副的密封性能和降低閥門的開啟扭矩都是有好處的。對于金屬密封副而言，當表面粗糙度Ra=0.2 μm 時，密封副間的摩擦系數fm=0.08，而聚四氟乙烯對金屬的密封副間的摩擦系數在0.05 左右。因此，金屬密封副間的表面粗糙度越小，它們之間的摩擦系數就越小，閥門的開啟扭矩也會越小。

    　?、墼谠O計上，可盡量減小球體密封面和金屬閥座密封面之間的間隙δ。使金屬閥座的密封面和球體密封面貼攏，這樣，金屬閥座密封面就會起到刮刀的作用，在每次開、關閥門時，它會把球體密封面上的雜質污物刮除。另外，當閥門處于開啟位置時，金屬閥座的密封面會防止介質中的微小顆粒進入到軟閥座的密封面中去，從而起到保護軟密封的作用，如圖5 所示。

    　?。?）在圖2 所示中，為了防止金屬閥座和閥體之間的O 型圈發生失壓爆裂的情況，應盡量選擇具有防爆（AED）功能的橡膠材料O 型圈。這樣，可以大大延長O 型圈的使用壽命。

    　　（3）為了消除或減少閥門主要密封零件的加工精度和閥門裝配精度對DBB 功能的影響，在零件設計時采取以下方法（圖6）。

    加工和裝配因素的改進

    　　①分別對上游閥座的安裝基準孔d3 和下游閥座的安裝基準孔d2，按一個共同的加工基準d（以○A 表示）來提出同軸度的要求，并按8 級精度同軸度的公差值t（公差值前必須有φ）；

    　?、谝詃 作為閥體的裝配基準，并推薦按H8/f7 來確定d 處的配合公差值；

    　?、蹖饘匍y座的裝配基準（d2 或d3）和軟閥座的裝配基準d4 提如圖7 所示的同軸度的要求，公差等級按8 級選取。

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