常用阀门与维护

模块十

常用阀门与维护

基本知识

主要概念

一油气集输系统常用阀门的介绍

二常见阀门安装使用前的检查和试验

三阀门的安装、使用与维护

基本术语

闸阀球阀安全阀节流阀隔膜阀蝶阀截止阀孔板阀止回阀

压力试验阀门安装日常维护常见故障盘根泄漏技术要求故障排除

模块概述

通过本模块的学习，使学员了解输气工程中各种阀门的材料、结构、工作原理、驱动方式和驱动装置，并掌握阀门的安装步骤和技术要求、常见故障原因分析及维修。

概念一油气集输系统常用阀门的介绍

一、闸阀

闸板阀简称闸阀，是指关闭件(闸板)沿着中心线垂直方向移动的阀门。即丝杆连着闸板，

旋转阀盘使闸板上下移动，达到开启或关闭的目的，属启闭式阀件。油气集输站常用闸阀截

断和接通管道的流体流动。

(一)闸阀的结构

闸阀由阀体、阀座、阀杆、闸板、阀盖、密封圈、传动装置几部分组成(图10—1一l)。

阀体：常由铸铁、铸钢、锻钢或合金钢等材质制成，它两端与管线连接而形成气体通道，

中部两侧装有密封圈，闸板在其上下运动而开启或切断通道。

阀盖：常与阀体相同材质制造。它与阀体上部连接，部形成一

定空腔，阀开启时容纳上升的闸板。

阀杆：由碳钢或合金钢制成，分明杆和暗杆，明杆的阀杆上部

带有螺纹与传动装置相连，下部带方头套入闸板的梯形槽或燕尾槽

中；暗杆阀的阀杆下部带螺纹套于有母扣的闸板中，上部成方形或

圆形通过键与传动装置相连，传动装置的动作通过阀杆传递给闸板。

闸板：由合金钢或铸钢堆焊合金制成。它控制阀的气体通道。

闸板分楔式和平行式的单闸板或双闸板，平行式多为双闸板，楔

图10—1—1闸阀的通径收缩式单闸板应用较多。集配气站场多用楔式闸板。

密封圈：它安装于阀体为左右两个。材料常为碳钢合金钢、塑料等。阀门密封依靠闸板

和密封圈紧贴来实现，紧贴的严密程度反映了该阀密封性能的好坏。集配气站场用阀门的密

封圈多为碳钢或合金钢。

传动机构：传动机构有手轮、正齿轮、伞齿轮、电动机等几种。

(二)闸阀种类简介

1．按闸板的构造可分为

(1)平行式闸阀：密封面与垂直中心线平行，即两个密封面互相平行的闸阀。

(2)楔式闸阀：密封面与垂直中心线成某种角度，即两个密封面成楔形的闸阀。

2．按阀杆的构造可分为

(1)明杆闸阀：阀杆螺母在阀盖或支架上，开闭闸板时，用旋转阀杆螺母来实现阀杆的

升降。这种结构对阀杆的润滑有利，开闭程度明显，因此被广泛采用。

(2)暗杆闸阀：阀杆螺母在阀体，与介质直接接触。开闭闸板时，用旋转阀杆来实现。

此种结构要装有开闭指示器，以指示开闭程度。

(三)闸阀的工作原理

1．明杆闸阀

当反时针方向转动手轮(齿轮)时，用键与手轮固定在一起的阀杆螺母随之转动，从而带动阀杆和与阀杆连在一起的闸板上升，阀体通道被打开，介质由阀体的一端流向另一端。相反，顺时针方向转动手轮时，阀杆和闸板下降，阀关闭。通常在升降上有梯形螺纹，通过阀门顶端的螺母以及阀体上的导槽，将旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩转变为操作推力。

2．暗杆闸阀

阀杆螺母设在闸板上，手轮(齿轮)转动带动阀杆作圆旋转转动，闸板沿阀杆上螺纹作上下运动，从而启闭阀门。

(四)闸阀的通径收缩

如果一个阀体的通道直径不一样(往往都是阀座处的通径小于法兰连接处的通径)，称为通径收缩。

通径收缩能使零件尺寸缩小，启闭所需力相应减小，同时可扩大零部件的应用围。但通径收缩后，流体阻力损失增大。在某些部门的某些工作条件下(如石油部门的输油、气管线)，不允许采用通径收缩的阀门。这一方面是为了减小管线的阻力损失，另一方面是为了避免通径收缩后给清管通球扫线造成障碍。

(五)闸阀的应用

闸阀通常采用法兰连接。其驱动方式有手动、气动、液动和电动等。目前国生产的闸阀性能参数围如下：公称通径Dg为15～1800mm，公称压力为l～32MPa，工作温度t≤550℃。

(六)闸阀操作注意事项

(1)带有旁通阀的闸阀在开启前应先打开旁通阀(以平衡进出口的差压及减小开启力)；

(2)操作时，人体不能正对阀杆顶部，以防阀杆打出伤人；

(3)开关操作要平稳、用力要均匀，不能使用冲击力，一般情况用手操作即可，不要使用加力杠操作；

(4)手轮(手柄)强度的设计是以操作所需的扭力值为参考依据的，因此不可将手轮(手柄)当作操作踏板及任意增长或套接管子，或以扳手来过度增加扭力，或使用绳子作用在手轮(手柄)上，再以起重机或滑轮来移动阀门；

(5)带手轮或手柄的闸阀．手轮顺时针转动是关、逆时针转动是开，其他执行机构类型的闸阀开关操作按其产品说明书进行。同时，阀门开完后，都应将手轮反方向回转l~2圈；

(6)高压下，闸门半开半关易刺坏闸板，因此不能用作节流或调节，必须全开或全关。

(七)日常维护及保养

阀门维护的目的，是要

阀门处于常年清洁、润滑良好、保证启闭可靠正常运转的状态，最大程度延长阀门寿命。

1．维护容

(1)检查阀杆传动机构是否灵活，为传动机构的转动部位、轴承、阀杆等清洁并加注润滑油脂。

(2)检查阀门的关闭严密性。对关闭不严的阀门应对其阀板、阀芯、阀座等处密封面进行清洗除垢。对磨损严重的阀板或阀芯应进行修理或更换，必要时应进行研磨，以恢复阀门的严密性。

(3)检查阀门与管道连接法兰及阀门盘根处是否渗漏，对失效渗漏的阀门盘根、密封垫片进行调整或更换。

(4)检查各部件连接螺栓的紧固程度，紧固松动的螺栓。

(5)对常开、常关阀门应定期活动，确保在紧急情况下开关灵活。

(6)动力机构(如手压泵、马达等)的检查、保养、调校等。

2．日常保养及其注意事项

(1)阀杆，特别是螺纹部分，要涂一点黄干油、二硫化钼或石墨粉并经常擦拭，对已经被尘土弄脏的润滑剂要换成新的，因为尘土中含有硬杂物，容易磨损螺纹和阀杆表面，影响使用寿命。

(2)阀门使用过程中，由于闸板的启闭，密封脂有少量的消耗，故应定期向阀加注密封脂，以确保良好的密封性及密封脂路畅通(每隔半年或启闭五十次左右加注一次)。

(3)一般闸阀的保养周期为一个季度，如果阀门经常开关使用，则每月至少润滑一次，不经常启闭的阀门，也要定期转动手轮，对阀杆螺纹添加润滑剂，以免在紧急情况下不能启闭。

(4)室外阀门，要对阀杆加保护套，以防雨、雪、尘土锈污。

(5)不要依靠阀门支持其它重物，不要在阀门上站立，要经常保持阀门的清洁。

(6)如阀门系机械传动，要按时对变速箱添加润滑油。

(7)要经常检查并保持阀门零部件完整性。如手轮的固定螺母脱落，要配齐，不能凑合使用，否则会磨圆阀杆上部的四方，逐渐失去配合可靠性，乃至不能开动。

(8)阀门在使用过程中，尤其是在启闭操作过程中(阀门处于半开、关状态)介质中的污物、杂质易进入阀门底部，因此应通过置于阀门底部的排污阀进行定期的排污处理(视其介质的清洁程度而定，一般情况下，一至三个月进行一次排污处理)以保证阀门能正常的关闭到位。

(9)维护保养工作中，使用的工具选择要恰当，活动扳手当头使用。

(10)做好维护保养记录。

故障产生原因排除方法

1、盘根渗漏1、盘根未压紧。

2、盘根圈数不够。

3、盘根未压平。

4、盘根使用太久失效。

5、阀门丝杆磨损或腐蚀。

1、均匀压紧压盖螺栓。

2、增加盘根。

3、均匀压平。

4、更换盘根。

5、修理或更换丝杆。

2、阀门关不严，阀瓣和阀座密封面间渗漏1、密封面夹有污物。

2、密封面损坏。

1、卸开清洗或用气流冲净杂物。

2、重新研磨，研磨后密封面必须平整。

3、更换填料。

3、阀门转动不灵活1、盘根压得太紧。

2、阀杆螺纹与螺母无润滑油，弹子盘

黄油干涸变质，有锈蚀。

3、阀杆与阀杆螺母或弹子盘间有杂物。

4、盘杆弯曲或阀杆、螺母螺纹有损伤。

5、盘根压盖位置不正卡阀杆。

1、将盘根压紧程度进行调整。

2、涂加润滑油。

3、拆开清洗。

4、校验、清洗或更换阀杆。

5、调整盘根压盖。

4、阀体与阀盖间法兰漏气1、法兰螺栓松或松紧不一。

2、法兰密封垫子已坏。

3、法兰间有污物。

1、紧或调整螺栓松紧。

2、换垫子。

3、清除污物。

5、填料处渗漏1、密封圈损坏。1、压注密封油脂，更换密封圈。

6、阀门与法兰密封处渗漏1、连接螺栓松动。

2、密封圈或垫损坏。

1、均匀坚固螺栓。

2、更换密封圈或垫片。

二、球阀

(一)球阀的结构原理

球阀的启闭件是一个球体，球体围绕着阀体的垂直中心线作回转运动来达到开启、关闭，故取名为球阀。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。

1．球阀的结构

球阀主要由阀体、球体、密封结构、阀杆、及驱动装置等几部分组成。

(1)阀体。阀体包括球体和密封圈，并有介质进出口通道。根据阀体通道形式，球阀可分成直通球阀、三通球阀及四通、五通球阀。

球阀阀体主要有整体式和对开式两种。整体式阀体，球体、阀座、密封圈等零件从上方放入，然后安装阀盖，这种结构一般用于较小口径的球阀；对开式阀体，它由大小不同的左右两部分组成，球体、密封圈等零件从一侧放入较大的一半阀体，再用螺栓把另一半阀体和它连接起来，这种形式应用广泛，适用于口径球阀。

(2)球体。球体是球阀的启闭件。它的表面是密封面，因此

要求较高的精度和光洁度，球体有圆形截面的介质通道，通道

的直径等于阀的公称直径。对于直通球阀，球体上的通道是直

通的，三通球阀的球体通道有L形和T形两种。

按照球体的不同，球阀可分为浮动球式、固定球式和弹性球式三种。

①浮动球式。球阀球体是可以浮动的，在介质压力作用下图10—1—2 固定式球阀1-阀杆2-填料密封3-球体4-轴承

球体能产生一定的位移并被压紧到出口端的密封圈上，从而保证出口端密封。它的特点是结构简单，单侧密封，密封性能较好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷，且由于球面与出口侧密封圈之间压紧力较大，所以启闭力矩也大。一般适用于较小口径和较低压力的场合。

②固定球式。球阀球体被上下两端的轴承固定，只能转动，不能产生水平位移。如图10—1—2所示为了保证密封性，它必须有能够产生推力的浮动阀座，使密封圈压紧在球体上。因此的它的结构复杂，外形尺寸较大。由于球体被轴承固定，介质对球体的压力是由轴承来承受的，因而密封圈不易磨损，使用寿命长。密封圈与球体间的摩擦力较小，因而启闭也较省力。一般适用于较大口径、较高压力的场合。

⑧弹性球式。球阀的球体是弹性的，球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封压力很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。

(3)阀杆。球阀的阀杆很短，下端与球体活动连接，可带动球体转动。阀杆上端伸出阀外，在端面上加工出一条与球体通道平行的沟槽，用来指示球阀的开启程度。为防止介质外漏，在阀杆穿过阀体的部位采用填料函密封结构。

球阀的启闭动作和开度指示与旋塞阀相同，对于较小口径球阀，可采用扳手驱动，而对于较大口径、较高压力的球阀可采用气动、液动、电动或各种联动驱动。

2．球阀的密封结构

阀体的两端用法兰与管线连接，装球体，球体可在其中作90旋转。球体外形为球形中间有一直孔，直孔直径等于安装管道径，球体在阀体中旋转，打开和关闭球阀，从而接通或截断两端通道。密封结构是用以球阀关闭时，密封球体与阀体间隙，避免气体由高压一端漏失到低压一端。阀座密封圈采用高分子材料(尼龙、聚四氟乙烯等)球阀的密封结构的型式很多，主要有以下4种结构(1)一侧密封；(2)两侧密封；(3)外加压力的密封结构；(4)可以注入密封脂的阀座。

3．球阀的应用围

球阀的介质流动方向不受限制。直通球阀用于截断介质，多通球阀可以改变介质流动方向或进行分配，球阀通路最多可做到五通，国外已有生产。由于球阀的通道截面为圆形，且于连接管路的通径相等，这可使清除管壁垢的扫线器，以及当管路中同时输送几种不同油品时用来分开油品防止掺混的隔离球，都可以从中顺利通过，并且球阀启闭迅速，便于实现事故紧急切断，因而广泛用于长输管线。

4．球阀的执行机构

球阀执行机构的作用与其它类型阀的传动机构一样，是用来带动球体转动的，对于尺寸比较大的球阀，由于球体重量大，故执行机构是借助液压、电力来实现的，一般分为蜗轮、手压泵液压、气液联动、电动及气动传动几种类型。

(二)球阀的特点

1．优点

(1)现场小口径球阀结构简单，体积小，重量轻，阀门的高度比闸阀、截止阀小，便于维修。

(2)流体阻力小，全开时球体管道、阀体通道和连接管道的截面积相等，并且成直线相通，介质流过球阀，相当于流过一段直通的管阀或流过一段直通的管子，所以在各类阀门中球阀的流体阻力最小。

(3)启闭灵活，开关迅速，从全开到全关只要旋转90o，便于远距离的控制。

(4)启闭力矩小、噪音小、无振动，操作省力。

(5)密封性能好，且介质流动方向不受限制。

(6)阀径与管径相同，污物不易积存在阀，便于清管器通过。

(7)在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。

(8)维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。

2．缺点

(1)球体加工和研磨均较困难。

(2)不能用于较高温度(不大于150℃)和压力的场合，因为国球阀密封圈一般采用高分子材料(尼龙、聚四氟乙烯等软密封材料)，且节流性较差。

(3)大型球阀还处于试生产阶段，其密封性较差、阀重、执行机构复杂。

(三)球阀安装注意事项

1．安装前检查阀门的规格、型号及所用联结件、垫圈、密封料是否符合要求，试压应合格。浮动密封气源应自阀前后两端同时引入。

2．安装前检查阀开关指示位置与球体实际位置是否相符，若不符应加以调整。

3．阀门执行机构各部分和密封端面应清洗并润滑。

4．安装过程中，需要吊装的阀门其执行机构不能作为起吊点。

5．带有传动机构的球阀应直立安装，要留有阀柄旋转的位置。

(四)球阀操作注意事项

1．球阀只能全开或全关，不能用于节流；

2．操作前应检查阀的开关位置、执行机构各部件是否完好灵敏，流程切换是否正确；

3．开关操作时，一定要平衡球阀前后两端压力并泄去密封圈压力后才能进行，开关完后应及时向密封圈充压，严禁在阀前后存在压差下强行操作；

4．当球阀需紧急关闭时，动作应尽快完成，以免球阀前后已经形成较大压差后还未关闭完；

5．对于利用管道气压作为密封动力源的球阀，当管线处理事故后仍处于关闭状态的球