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电动球阀的发展概况与展望
[ 2016-11-28 ]
早在19世纪80年代美国就开始设计球阀,但是当时缺乏适当的密封圈材料,限制了球阀的发展,使它未能成为一种正式工业产品。直到上世纪50年代，聚四氟乙烯等弹性密封材料的出现才使球阀的产生与发展出现了转机；同时,也由于机床工业的发展，使球体加工技术提高,能够实现球体所要求的尺寸精度与表面粗糙度。
目前，电动球阀最大公称通径已达3050mm,这是美国EscherWyss公司为田纳西州的一个泵站所提供的4台球阀,用作透平机出口的切断阀,设计压力为4.8MPa。球阀的最高工作压力已达72MPa,其相应温度高达1000℃。
由于球阀的以下特点：
(1)流体阻力小球阀一般有缩径和全通径两种结构。无论哪种结构,球阀的流阻系数都比较小。特别是所谓全通道型球阀,由于其通道直径等于管道内径,局部阻力损失只有同等长度管道的摩擦阻力,即在所有阀门中,这种球阀的流阻最小。在火箭发射及其试验系统中,要求输送管道的阻力越小越好。减少管路系统的阻力有两个途径:一是降低流体流速,为此需要增大管径和阀门通径,这对于管路系统的经济性往在会产生不利的影响，特别对低温输送系统(液氢等)是极为不利的；一是减小阀门的局部阻力,因此,球阀自然就成了最佳选择。
(2)开关迅速、方便由于电动球阀在一般情况下只需转动90°就完成了全开或全关动作,很容易实现快速启闭。
(3)密封性好目前,绝大多数球阀的阀座都是用聚四氟乙烯等弹性材料制造,金属与非金属材料组成的密封副,通常称为软密封。一般说来,软密封的密封性容易保证,而且对密封表面的加工精度与表面粗糙度要求也不很高。
(4)寿命长由于聚四氟乙烯(PTFE)有良好的自润滑性,与球体的摩擦磨损小,而且由于球体加工工艺的改进,使粗糙度降低,从而提高了球阀的使用寿命。据报道,美国W-K-M公司在试验室内对球阀进行寿命试验,开关次数超过l0万次。
(5)可靠性高球阀的可靠性高主要是因为:①球体与阀座一对密封副不会发生擦伤、急剧磨损等故障;②阀杆设计为内装式后,消除了阀杆在流体压力作用下可能因填料压盖松开而飞出的事故隐患;3采用防静电、耐火结构的球阀,适用于输送石油、天然气、煤气的管线。
(6)阀体内通道平整光滑更适于输送粘性流体,浆液,以及固体颗粒。
使球阀不仅在一般工业管道得到了广泛应用,而且在核工业、宇航工业的液氧与液氢输送管线上也普遍采用。
全塑料电动球阀近年来发展较快。其耐腐蚀,重量轻,成本低的特点，使其在水道、化学管道上应用越来越广。大口径输油(或天然气)管线是球阀应用的一个重要方面。公称通径范围：600~1400mm,工作压力通常为8.OMPa。为了确保安全,一些制造厂商都按管线球阀的使用特点和它所受外界自然条件的影响,进行抗地震的弯曲试验、防止火灾蔓延的试验、耐气候条件的综合试验、紧急切断试验等。为了适应高温工况的需要,近年来还发展了高温球阀,它的阀座材料不再是聚四氟乙烯,而是金属、石墨或碳素纤维等。
我们可以预料球阀今后将在以下几个方面得到更大的发展：
(1)密封面材料聚四氟乙烯(F-4)作为球阀密封面材料已有多年历史,但它必定还会在生产工艺、物理性能(主要是克服冷流性、提高耐压强度)、耐温性能方面进一步改善,以提高球阀的性能和适用范围。耐高温、耐磨、耐腐蚀的低摩擦系数的金属或非金属密封材料将会不断被研制出来。
(2)新型结构球阀将会不断涌现其目的主要在于提高寿命、密封可靠性和改善加工工艺性。各种弹性阀座的球阀将会进一步发展。
(3)全塑料电动球阀会有很大的发展在新型塑料的应用、结构与注塑工艺性等方面的发展将会使塑料球阀的通径、适用工作温度与压力范围进一步扩大。
(4)长输管线球阀会在遥控、自控、工作可靠性、寿命诸方面得到提高,它们的需要量也会增加。还会从输油(气)管线用的球阀发展到输送浆液、固体介质的长输管线用的球阀。
我们相信随着材料和加工工艺的不断发展，电动球阀将具有更多突出的优点,而更加广泛的应用和受到人们的欢迎。
目前，电动球阀最大公称通径已达3050mm,这是美国EscherWyss公司为田纳西州的一个泵站所提供的4台球阀,用作透平机出口的切断阀,设计压力为4.8MPa。球阀的最高工作压力已达72MPa,其相应温度高达1000℃。
由于球阀的以下特点：
(1)流体阻力小球阀一般有缩径和全通径两种结构。无论哪种结构,球阀的流阻系数都比较小。特别是所谓全通道型球阀,由于其通道直径等于管道内径,局部阻力损失只有同等长度管道的摩擦阻力,即在所有阀门中,这种球阀的流阻最小。在火箭发射及其试验系统中,要求输送管道的阻力越小越好。减少管路系统的阻力有两个途径:一是降低流体流速,为此需要增大管径和阀门通径,这对于管路系统的经济性往在会产生不利的影响，特别对低温输送系统(液氢等)是极为不利的；一是减小阀门的局部阻力,因此,球阀自然就成了最佳选择。
(2)开关迅速、方便由于电动球阀在一般情况下只需转动90°就完成了全开或全关动作,很容易实现快速启闭。
(3)密封性好目前,绝大多数球阀的阀座都是用聚四氟乙烯等弹性材料制造,金属与非金属材料组成的密封副,通常称为软密封。一般说来,软密封的密封性容易保证,而且对密封表面的加工精度与表面粗糙度要求也不很高。
(4)寿命长由于聚四氟乙烯(PTFE)有良好的自润滑性,与球体的摩擦磨损小,而且由于球体加工工艺的改进,使粗糙度降低,从而提高了球阀的使用寿命。据报道,美国W-K-M公司在试验室内对球阀进行寿命试验,开关次数超过l0万次。
(5)可靠性高球阀的可靠性高主要是因为:①球体与阀座一对密封副不会发生擦伤、急剧磨损等故障;②阀杆设计为内装式后,消除了阀杆在流体压力作用下可能因填料压盖松开而飞出的事故隐患;3采用防静电、耐火结构的球阀,适用于输送石油、天然气、煤气的管线。
(6)阀体内通道平整光滑更适于输送粘性流体,浆液,以及固体颗粒。
使球阀不仅在一般工业管道得到了广泛应用,而且在核工业、宇航工业的液氧与液氢输送管线上也普遍采用。
全塑料电动球阀近年来发展较快。其耐腐蚀,重量轻,成本低的特点，使其在水道、化学管道上应用越来越广。大口径输油(或天然气)管线是球阀应用的一个重要方面。公称通径范围：600~1400mm,工作压力通常为8.OMPa。为了确保安全,一些制造厂商都按管线球阀的使用特点和它所受外界自然条件的影响,进行抗地震的弯曲试验、防止火灾蔓延的试验、耐气候条件的综合试验、紧急切断试验等。为了适应高温工况的需要,近年来还发展了高温球阀,它的阀座材料不再是聚四氟乙烯,而是金属、石墨或碳素纤维等。
我们可以预料球阀今后将在以下几个方面得到更大的发展：
(1)密封面材料聚四氟乙烯(F-4)作为球阀密封面材料已有多年历史,但它必定还会在生产工艺、物理性能(主要是克服冷流性、提高耐压强度)、耐温性能方面进一步改善,以提高球阀的性能和适用范围。耐高温、耐磨、耐腐蚀的低摩擦系数的金属或非金属密封材料将会不断被研制出来。
(2)新型结构球阀将会不断涌现其目的主要在于提高寿命、密封可靠性和改善加工工艺性。各种弹性阀座的球阀将会进一步发展。
(3)全塑料电动球阀会有很大的发展在新型塑料的应用、结构与注塑工艺性等方面的发展将会使塑料球阀的通径、适用工作温度与压力范围进一步扩大。
(4)长输管线球阀会在遥控、自控、工作可靠性、寿命诸方面得到提高,它们的需要量也会增加。还会从输油(气)管线用的球阀发展到输送浆液、固体介质的长输管线用的球阀。
我们相信随着材料和加工工艺的不断发展，电动球阀将具有更多突出的优点,而更加广泛的应用和受到人们的欢迎。
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