撑开式球面闸阀的使用效果分析

　　介绍了一种新型管线切断阀的结构和动作原理、产品的突出优点、应用领域和对工况的限制。

一、前言

　　撑开式球面闸阀是由中国石化工程公司(SE I)和浙江石化阀门有限公司共同研发的新型结构的管线切断阀，于2003年共同取得了国家专利(专利号：ZL03219993.7)。该阀在结构和动作原理上吸取了闸阀和球阀的优点，克服了它们的缺点，所以被誉为闸阀的新一代产品，它的安装连接尺寸和普通闸阀相同，可以代替互换。该产品已形成阀门专业标准：JB/T 10673-2006，产品列入国家火炬计划项目和温州市专利产业化重大科技专项，多年来已广泛应用于石油、化工行业，产值累计超过3亿元。

二、结构和动作原理

　　撑开式球面闸阀的结构和动作原理如下图所示。撑开式球面闸阀的阀芯由三块组合而成，中间一块为楔式锥体，两侧各有5°斜面(类似于闸阀的闸板)，斜面上铣有T形槽。组合阀芯的两侧各有一块半球形阀瓣，称为球瓣，其球面即为密封面。球瓣和楔式锥体靠T形槽相互连接配合。楔式锥体和阀杆固定，可随阀杆同步升降或旋转。球瓣的上方和下方分别有限位环和调整垫限制，不能随楔式锥体作上升、下降运动，只能沿T形槽上下滑动，在水平方向平移或随楔式锥体旋转。阀杆的上端加工梯形螺纹，与阀杆螺母相配合，阀杆螺母的转动由手轮、锥齿轮头、电动头驱动，和普通闸阀的操作方法相同。阀杆的中部有一轨道销，销的两端各装一只滚轮，滚轮可在支架的导向槽内滚动，阀杆的运动轨迹由导向槽限制。

　　当阀门需要关闭时，顺时针旋转手轮，带动阀杆螺母旋转，阀杆螺母带动阀杆和楔式锥体旋转90°，然后沿轴线下移，球瓣也随楔式锥体旋转90°，到阀门关闭位置，然后向两侧平移撑开，靠向阀体密封面，实现阀门关闭。当阀门需要打开时，逆时针旋转手轮，通过阀杆螺母和阀杆，带动楔式锥体上升，使球瓣向中间收拢，脱离阀体密封面，然后楔式锥体带动球瓣旋转90°，将阀门打开。

　　由上述分析可见，该阀门的结构和动作原理是闸阀和球阀的组合，具有流通面积大、自锁性好、操作方便等优点，更突出的优点如下。

　　1)密封副配对是球面(球瓣)对锥面(阀座)，密封比压大，很容易密封。

　　2)阀门在启闭过程中，密封副分离，相互无摩擦，因此开关省力，阀门使用寿命长。

　　3)阀门开启时，只提升很短距离，旋转90°即可，所以开启时间短，只有闸阀的十分之一。

　　4)安装空间小，只有闸阀的三分之二，有利于管道布局。

三、安装使用

　　撑开式球面闸阀在中国石化集团金陵石化分公司得到广泛应用，2005～2013年金陵石化已订货11批，共计892台，分别安装在常减压、催化、重催、加氢、制氢和焦化等装置上，阀门的公称压力为PN16～PN160(C L150～C L900)，公称通径为D N100～D N600(NP S 4～N P S 24)，阀体材质主要是WCB，也有WC6、C5和CF8等。阀门的适用介质和普通闸阀一样，所以该阀门是闸阀的最新一代产品。由于阀门不仅启闭速度快，而且操作省力，所以深受操作人员的喜爱。

　　本阀门在安装使用中，也有一定的局限性，由于阀体内腔有较大的空间，如果介质内有焊条、焊渣、砂石或其他固体杂物，很容易在阀体内沉积，不易排出，普通闸阀的阀体下部也有沟槽，也面临因固体杂物沉积而导致闸板下不去的问题。如果固体颗粒不是很大(直径不超过1mm)，例如在催化装置和焦化装置中，固体颗粒浓度<300ppm(1ppm=10^-6)，可以正常使用。根据在南京金陵石化公司的多年使用经验，下列工况最好不选用撑开式球面闸阀：

　　1)焦化装置的焦化塔底部，阀体内部容易沉积焦炭粉。

　　2)焦化装置的甩油系统，焦油和焦粉容易结焦，阻滞轨道运动，影响阀门启闭。

　　3)催化装置的催化剂粉尘浓度超过500ppm的不适用，除非增加吹扫功能。

　　4)对于走水系统，如果阀门常期关闭(超过半年)，氧化皮过厚，会阻滞导轨移动。希望使用单位半年之内能将阀门开关一次。

四、结语

　　撑开式球面闸阀作为一种全新结构的管线切断阀，已在中石化、中石油、中海油、中化集团和神华集团等国内最大的石化能源集团公司的近百家大型石化企业普及应用，展示了新型闸阀的突出功能，为国家的能源工业作出了突出的贡献。希望该产品不断改进，不断创新，提高功能，扩大应用领域，为国家能源建设出力，为阀门行业争光。