通常，球阀由静止部分(阀体)和关闭部分(球体)组成。关闭部分(球体)绕阀体中心线旋转90度，以开启和关闭阀门。球阀可分为固定轴式和浮动轴式。今天主要讨论固定轴式球阀的结构和密封原理。

一、球阀密封原理分析球阀对气体介质的密封是通过球体与阀座密封圈紧密结合形成的软密封来实现的。阀座的密封原理随阀座结构的不同而不同，分为双活塞效应(DPE)和顺流自泄(SR)两种。

下游自排放设计球阀主要用于液体管道，因此本文主要分析在气体管道中广泛使用的双活塞效应(DPE)设计球阀。>>>>

双活塞效应(DPE)阀座结构及密封原理分析

在下面的双活塞效应(DPE)密封结构示意图中，各力描述如下:

FF ——阀座的弹簧力f△A——干线/阀腔的压力作用在阀座上。

fr-阀座上的合力A-合力作用面积

球阀的两个阀座均采用双活塞效应阀座结构设计，即双活塞效应(DPE)结构设计，可以保证球阀的两个阀座同时达到良好的密封。对于带平衡孔的Grove B-5球阀，双活塞效应密封结构是必要的标准设计模式。鉴于双活塞效应结构良好的密封性能，近年来，许多阀门制造商开始广泛采用类似双密封的球阀设计结构。在实际生产中，由于DPE球阀维护不当或部分DPE球阀设计规格或密封圈材料选择不当，这些DPE的优良密封设计成为球阀抱死的主要原因之一。二、球阀锁定故障的判断和排除

判断和排除球阀抱死故障流程图

球阀锁死故障的主要原因及判断方法

第一步:首先打开传动齿轮箱，判断阀门是否因传动齿轮箱严重腐蚀、轴承损坏或异物堵塞而无法正常工作。如果没有，请继续以下步骤。

步骤2:在球阀上进行排污操作。如果阀腔内有气压，可以初步判断锁死原因是密封座堵塞。正常密封座应有0.003英寸的横向移动空间。如果注入的密封脂变硬，污垢和杂质卡在阀座的缝隙中，或者密封座的弹簧工作不正常，密封座就会被堵塞，球阀就会被锁死。

第三步:排空球阀。如果腔内没有气压，则判断阀腔与干线的压差过大导致球阀锁死。当阀腔与主管道压差过大时，密封座压住球面，操作扭矩过大，球阀被锁死，不能正常工作。

球阀锁死故障的排除

根据球阀的密封原理、故障原因分析和球阀卡死的成功排除经验，现将卡死的排除方法总结如下:

(1)传动齿轮箱故障:作为预防性维护，每年必须定期打开齿轮箱，检查齿轮箱内的润滑、防锈和零件。齿轮箱内的污水和异物应清理干净，并更换新鲜黄油。如果轴承和其他部件损坏，应及时更换齿轮箱，以确保传动机构的良好工作状态和阀门的平稳运行。

(2)密封座堵塞故障:首先注入清洗液进行浸泡(浸泡时间可根据阀门注脂情况确定)，然后通过排污将污垢和杂质排出，消除密封座堵塞；如果反复清洗排污后阀门仍不能正常工作，则可判断为密封座弹簧等零件异常，必须拆卸阀门进行维修。

(3)阀腔与主管道压差过大:一般先注入清洗液浸泡后排放污水，将密封面原有的密封脂清洗干净。如果阀门本身有一定量的内漏，可以实现阀腔与主管线之间的压力平衡；如果故障仍然存在，可考虑制作如图3.1所示的排污喷嘴注气装置，并将其连接到球阀排污喷嘴上，以平衡阀腔和干线之间的压差，从而消除抱死故障。这种平压装置结构简单，制造容易，效果明显。它成功地解决了我公司许多其它阀门的锁死故障，如大港站某厂的12 ″球阀。如图3.1所示，机械接头的一端是快速接头，另一端是与排污喷嘴接口规格相匹配的螺纹。建议工程师根据常用阀门的排污口接口规格，制作一套机械接头随时备用。

图3.1排污口注气装置示意图

野蛮操作的危害性

对不能正常运行的阀门的野蛮操作会导致:

(1)阀门传动齿轮箱受力过大，导致箱体破裂或箱内齿轮变形损坏；

(2)密封球面严重划伤，造成阀门严重内漏，甚至报废；

(3)助推杆断裂或多人同时操作造成操作者人身伤害。

为了避免设备损坏、人身伤害和经济损失，当球阀不能正常操作时，禁止使用升压杆或多人操作等野蛮方式操作！仔细分析故障原因后，妥善处理并排除故障。

三。结束语

为了防止阀门锁死失效，提高天然气管道中球阀使用的可靠性，延长阀门的使用寿命，特提出以下建议和预防性维护措施:

1.改进排污口的安装方法:普通球阀的排污口直接安装在阀体接口上。由于阀门可能存在内漏，当排污喷嘴出现故障或需要向阀腔内注气进行平压时，必须拆卸维修。泄漏到阀腔内的高压介质可能会给维修人员带来危险。因此，建议在干线球阀排污口的安装中推广两组阀组的设计。两个控制阀应安装在排污喷嘴前与阀体连接，排污喷嘴应安装在控制阀后，以提高相关维护和检修操作的方便性和安全性。此外，两个阀组的排污喷嘴的安装方式也可以实现大口径排放，从而降低排污喷嘴逐渐开启时的冰堵风险。如下图4.1所示。

图4.1干线球阀两组阀组排污口安装示意图

2.预防性维护:根据阀门的维护和运行状况，及时注入适量的新鲜润滑脂，防止润滑脂或密封脂硬化堵塞；定期打开/关闭阀门几次。对于因生产等原因无法开启/关闭的阀门，至少要定期活动10至15度。重复活动几次，可以起到和开/关阀门几乎一样的效果，可以有效防止传动机构生锈和阀门锁死失效。

3.定期打开传动齿轮箱，检查箱内传动机构的润滑、防锈和零件，清理箱内污水和异物，更换新鲜黄油。如果轴承等零件损坏，必须及时更换，以降低传动机构的故障率。

3.做好放空记录，以便分析输气管道中的天然气质量，确定放空周期。