球阀以结构紧凑,流通面积大,直通式,中间无阻碍,流阻小和启闭迅速等优点,广泛应用于管路系统,是目前工业上常用的阀门之一。
球阀由阀体、阀座、阀杆、支轴、双偏心球体和连接法兰等零部件组成。球体的几何形状为对称双偏心球面。球体与其相对应的阀座形成楔型结构。阀门开启时球体逆时针旋转,球体密封面与阀座脱离,互相不接触,减少了摩擦。阀门关闭时,球体顺时针旋转,应用圆偏心楔紧原理,每个球面都与其相对应的阀座形成楔紧状态,达到楔紧所需要的密封比压。
若一个密封面是液体迎着球面的密封副工作,另一个密封副则成为顺流正向的工作密封副。由于作用在球体密封面上的压力方向不同,密封正压力总值也不同。逆向流体作用在阀座上的力是密封预紧力与承载压力的值方向相反。顺向流体作用在阀座上时,密封预紧力与承载压力的值方向一致。流体压力越大,承载密封能力越大。双向偏心金属密封球阀的特点是既可逆向承载密封压力,又能顺向承载密封压力。当逆向的密封压力失效时,顺流方向的承载力发挥作用,其承载能力可增加30%~60%,承载能力使阀体组件保证可靠的工作状态。
球阀的性能
(1) 阀门开启过程中,球体能够迅速脱离阀座,实现球体与阀座在无接触情况下回转,开启迅速、省力、操作扭矩小,摩擦力小,球阀报价,减少了密封副的磨损,使用寿命长。
(2) 密封副经过热处理,表面硬度高,耐磨、耐高温、抗冲蚀。
(3) 楔紧工作副能够刮掉密封面上的沉淀物和结垢,并能排除流体中的异物。
(4) 阀门安装时无方向限制,密封性能好,安全可靠,磨损后有自动补偿功能。
天然气在能源构成中所占的比例日益提高。液化天然气的体积仅为其气态时体积的1/600,质量仅约为同体积水的45%,其运输成本低于天然气的运输成本。LNG有助于实现能源供应多元化、**能源安全,促进国民经济发展。球阀由于其具有流阻低,流量系数Cv值高,关断速度快等特点,在LNG系统中大量使用。
球阀只需用旋转90°的操作和很小的转动力矩就能关闭严密,因此球阀适宜做开关和截断阀使用。一般情况下,作为截断功能的阀门有闸阀、球阀和蝶阀等。不考虑特殊情况,球阀具有可靠性高,适用性强等特点。
LNG用低温球阀有锻钢球阀和铸钢球阀。阀体采用一体顶装式。分体式球阀在阀体中间有法兰连接,法兰在整个管线中既要承受介质内压作用,又要承受来自管系的弯矩和管线收缩的拉力,不同于通常的管线膨胀产生的推力,球阀生产厂家,冷态介质导致此处承受的不是推力而是拉力,所以分体式阀体的连接法兰形成了一个薄弱点。
分体式球阀在价格上可能存在优势,但是分体式球阀选用时需要同时考虑管道设计、工艺要求、应力分析等影响因素,球阀,不但增加设计难度,而且增加装置的危险系数。如果经济因素占主导,分体式球阀应放置在管线中非应力集中的位置,在相应安全措施及应力计算的配合下才可应用。EN1473明确提出,低温工况不推荐使用分体式阀体。承插焊和法兰连接的锻钢球阀需要进一步进行经济对比,价格上会有优势。但某些规范上禁止在低温管线采用承插焊接,选用时需要慎重。由于LNG为易燃介质,阀门需要设置防火和防静电结构。