球閥

　　球閥，GB/T21465-2008《閥門術語》中定義為：啟閉件（球體）由閥桿帶動，并繞閥桿的軸線作旋轉運動的閥門。主要用于截斷或接通管路中的介質，亦可用于流體的調節與控制，其中硬密封V型球閥其V型球芯與堆焊硬質合金的金屬閥座之間具有很強的剪切力，特別適用于含纖維、微小固體顆料等介質。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質的合流、分流、及流向的切換，同時也可關閉任一通道而使另外兩個通道相連。本類閥門在管道中一般應當水平安裝。

球閥的誕生和應用

　　球閥問世于20世紀50年代，隨著科學技術的飛速發展，生產工藝及產品結構的不斷改進，在短短的40年時間里，已迅速發展成為一種主要的閥類。在西方工業發達的國家，球閥的使用正在逐年不斷的上升，在我國，球閥被廣泛的應用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。

工作原理

　　球閥它具有旋轉90度的動作，旋塞體為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向，它只需要用旋轉90度的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密。球閥最適宜做開關、切斷閥使用，但近來的發展已將球閥設計成使它具有節流和控制流量之用，如V型球閥。

主要特點

　　球閥的主要特點是本身結構緊湊，密封可靠，結構簡單，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態，不易被介質沖蝕，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質，而且還適用于工作條件惡劣的介質，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等，在各行業得到廣泛的應用。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。

優點

　　1．流體阻力小，全通徑的球閥基本沒有流阻。

　　2．結構簡單、體積小、重量輕。

　　3．緊密可靠。它有兩個密封面，而且目前球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料，密封性好，能實現完全密封。在真空系統中也已廣泛使用。

　　4．操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制。

　　5．維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。

　　6．在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。

　　7．適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。

　　8．由于球閥在啟閉過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質中。

缺點

　　加工精度高，造價昂貴，高溫中不易使用

球閥按功能分類：

　　1、旁通閥：球閥一般為靜水開啟，故設旁通閥先平壓，即兩邊注滿水；2、空氣閥：充水時，排除空氣服用浮筒自行關閥；排水時，補充空氣用，浮筒自行下降。3、卸壓閥：開啟關閉活門時，排除活門及密封蓋之間的壓力水，以免磨損密封蓋。4、排污閥：排出球殼體內下部的污水。

　　球閥安裝與維護應注意以下事項

　　1、要留有閥柄旋轉的位置。

　　2、不能用作節流。

　　3、帶傳動機構的球閥可分為：1、氣動球閥，2、電動球閥，3、液動球閥，4、氣液動球閥，5、電液動球閥，6、蝸輪傳動球閥

球閥的部分參數等級

　　1、公稱壓力或壓力級：PN1.0-32.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K；

　　2、公稱通徑或口徑：DN6～900、NPS 1/4 ～36；

　　3、連接方式：法蘭、對焊、螺紋、承插焊等；

　　4、適用溫度：-196℃～540℃；

　　5、驅動方式：手動、蝸輪蝸桿傳動、氣動、電動、液動、氣液聯動、電液聯動；

　　6、閥體材料：WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M (316L)、Ti。選用不同的材質，可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介質、尿素等多種介質。

球閥的型號編制方法說明

　　球閥的類型代號為Q。低溫球閥前加“D”；保溫球閥前加“B”。

　　手輪、手柄和扳手傳動省略代號。

　　公稱壓力代號用阿拉伯數字表示，其數值是以兆帕為單位的公稱壓力值的10 倍。用于電站工業的閥門，當介質最高溫度超過530℃時，其數值是以兆帕為單位的工作壓力值的10 倍。

　　球閥的性能規范

　　主要零件材料及性能

分類及特點

　　球閥分有：浮動球球閥、固定球球閥、軌道球閥、V型球閥、三通球閥、不銹鋼球閥、鍛鋼球閥、卸灰球閥、抗硫球閥、三通球閥、氣動球閥、電動球閥、卡套球閥、焊接球閥。

　　按殼體/主體材料分類，球閥可分為：

　　1. 金屬材料閥門：如碳鋼閥門、合金鋼閥門、不銹鋼閥門、鑄鐵閥門、鈦合金閥門、蒙乃爾閥門、銅合金閥門、鋁合金閥門、鉛合金閥門等。

　　2. 金屬閥體襯里閥門：如襯膠閥門、襯氟閥門、襯鉛閥門、襯塑閥門、襯搪瓷閥門。

　　3. 非金屬材料閥門：如陶瓷閥門、玻璃閥門、塑料閥門。

　　國內生產球閥的廠家比較多，連接尺寸也大多不統一。主要分以下幾個大類：

　　（1）國內生產球閥的廠家比較多，連接尺寸也大多不統一。主要分以下幾個大類：

　　以JB/T2203－1999《球閥結構長度》為主的通用類。目前國內大多數球閥生產廠家均按本標準設計生產。如上海良工閥門廠、上海良眾閥門廠、上海閔高閥門有限公司原上海閔行高中壓閥門廠、四川國達閥門廠、上海閘閥廠等。但本標準也不盡完美，規格不全。建議設計院及用戶按標準選用，球閥生產廠家按標準設計制造。

　　主要分以下幾個大類：

1、浮動球球閥

球閥的球體是浮動的，在介質壓力作用下，球體能產生一定的位移并緊壓在出口端的密封面上，保證出口端密封。

　　浮動球球閥的結構簡單，密封性好，但球體承受工作介質的載荷全部傳給了出口密封圈，因此要考慮密封圈材料能否經受得住球體介質的工作載荷，在受到較高壓力沖擊時，球體可能會發生偏移。這種結構，一般用于中低壓球閥。

2、固定球球閥

球閥的球體是固定的，受壓后不產生移動。固定球球閥都帶有浮動閥座，受介質壓力后，閥座產生移動，使密封圈緊壓在球體上，以保證密封。通常在與球體的上、下軸上裝有軸承，操作扭距小，適用于高壓和大口徑的閥門。

　　為了減少球閥的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年來又出現了油封球閥，既在密封面間壓注特制的潤滑油，以形成一層油膜，即增強了密封性，又減少了操作扭矩，更適用高壓大口徑的球閥。

3、彈性球球閥（即軌道球閥）

　　球閥的球體是彈性的。球體和閥座密封圈都采用金屬材料制造，密封比壓很大，依靠介質本身的壓力已達不到密封的要求，必須施加外力。這種閥門適用于高溫高壓介質。

　　彈性球體是在球體內壁的下端開一條彈性槽，而獲得彈性。當關閉通道時，用閥桿的楔形頭使球體漲開與閥座壓緊達到密封。在轉動球體之前先松開楔形頭，球體隨之恢復原原形，使球體與閥座之間出現很小的間隙，可以減少密封面的摩擦和操作扭矩。

4、V型球閥

這種球閥屬于固定球閥，也是單閥座密封球閥，調節性能是球閥中最佳的，流量特性是等百分比的，可調比達100:1。它的V型切口與金屬閥座之間具有剪切作用，特別適合含纖維、微小固體顆粒、料漿等介質。

5、三通球閥

　　三通球閥有T型和L型。T型能使三條正交的管道相互聯通和切斷第三條通道，起分流、合流作用。L型只能連接相互正交的兩條管道，不能同時保持第三條管道的相互連通，只起分配作用。

產品特點

　　1、三通球閥在結構上采用一體化結構，4面閥座的密封型式，法蘭連接少，可靠性高，設計實現了輕量化

　　2、三通球芯分T型和L型，使用壽命長，流通能力大，阻力小

　　3、球閥按作用式分單作用和雙作用兩種型式，單作用式的特點是一旦動力源發生故障時，球閥將處于控制系統要求的狀態。

6、偏心球閥

　　一，偏心球閥具有以下優點：

　　1． 流體阻力小，其阻力系數與同長度的管段相等。

　　2． 結構簡單、體積小、重量輕。

　　3． 緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統中也已廣泛使用。

　　4． 操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制。

　　5． 維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。

　　6． 在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。

　　7． 適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，高真空或高壓力都可應用。

溫度和壓力限制

　　銘牌顯示有球閥在最大和最小操作溫度下所允許的最大操作壓力。

　　使用PTFE或RTFE材質的閥座和密封件，其他類型的閥座和密封件的操作溫度，應受到KI工廠的檢核。

　　閥的公稱壓力等級（PN），可表明閥在正常溫度狀態下的最大工作壓力。（例如：PN4.0，表明其操作溫度在－290C～380C時的最大工作壓力為40 Bar(4.0MPa)）。

　　電動或氣動執行機構的注意事項參見其相應的說明書。

常見故障及解決方案

　　球閥長期以來受物料沖刷，產生磨擦，造成嚴重的沖擊磨損，不能滿足正常生產，同時造成了設備使用期的縮短。當下針對球閥磨損多采用耐磨材料，如陶瓷材料，高分子復合材料等方法，應用較多的有美嘉華技術體系。高分子材料具有優越的粘著性能，超強耐磨性能，安全的解決了金屬經常磨損的弊端，確保了企業設備的正常生產。而且材料中的獨特的陶瓷材料和特殊的表面強化劑，使其在最惡劣的干磨環境里耐磨和抗物理沖擊性能優于任何鋼鐵甚至超過瓷磚，產品與煤的不親和性能是防止積煤的理想材料。

適用場合

　　由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料，因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質的作用下，于塑料閥座之間相互壓緊來完成的（浮動球球閥）。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下，局部地區發生彈塑變形。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。

　　又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成，故在選擇球閥的結構和性能上，要考慮球閥的耐火和防火，特別是在石油、化工、冶金等部門，在易燃、易爆介質的設備和管路系統中使用球閥，更應注意耐火和防火。

　　通常，在雙位調節、密封性能嚴格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動作迅速（1/4轉啟閉）、高壓截止（壓差大）、低噪聲、有氣穴和氣化現象、向大氣少量滲漏，操作力矩小、流體阻力小的管路系統中，推薦使用球閥。

　　球閥也適用于輕型結構、低壓截止（壓差小）、腐蝕性介質的管路系統中。在低溫（深冷）裝置和管路系統中也可選用球閥。在冶金行業的氧氣管路系統中，需使用經過嚴格脫脂處理的球閥。在輸油管線和輸氣管線中的主管線需埋設在地下時，需使用全通徑焊接式球閥。在要求具有調節性能時，需選用帶V形開口的專用結構的球閥。在石油、石油化工、化工、電力、城市建設中，工作溫度在200度以上的管路系統可選用金屬對金屬密封的球閥。

安裝

　　1）取掉法蘭端兩邊的保護蓋，在閥完全打開的狀態下進行沖洗清潔。

　　2）安裝前應按規定的信號（電或氣）進行整機測試（防止因運輸產生振動影響使用性能），合格后方可上線安裝（接線按電動執行機構線路圖）。

　　3）準備與管道連接前，須沖洗和清除干凈管道中殘存的雜質（這些物質可能會損壞閥座和球）。

　　4）在安裝期間，請不要用閥的執行機構部分作為起重的吊裝點，以避免損壞執行機構及附件。

　　5）本類閥應安裝在管道的水平方向或垂直方向。

　　6）安裝點附近的管道不可有低垂或者承受外力的現象，可以用管道支架或者支撐物來消除管線的偏離。

　　7）與管道連接后，請用規定的扭矩交叉鎖緊法蘭連接螺栓。

操作和使用

　　1）操作前須確認管路和閥已被沖洗過。

　　2）閥的操作按執行機構輸入信號大小帶動閥桿旋轉完成：正向旋轉1/4圈（90°）時，閥關斷。反向旋轉1/4圈（90°）時，閥開啟。

　　3）當執行機構方向指示箭頭與管線平行時，閥門為開啟狀態；指示箭頭與管線垂直時，閥門為關閉狀態。

維修

　　擁有較長的使用壽命和免維修期，將依賴以下幾個因素：正常的工作條件、保持和諧的溫度/壓力比，以及合理的腐蝕數據

　　注意：

　　●球閥在關閉狀態下，閥體內部依舊存在受壓流體

　　●維修前，解除管線壓力并使閥門處于打開位置

　　●維修前，斷開電源或氣源

　　●維修前，將執行機構與支架脫離

　　●必須先查明球閥上、下游管道確已卸除壓力后，才能進行拆卸分解操作

　　●分解及再裝配時必須小心防止損傷零件的密封面，特別是非金屬零件，取出O 型圈時宜使用專用工具

　　●裝配時法蘭上的螺栓必須對稱、逐步、均勻地擰緊

　　●清洗劑應與球閥中的橡膠件、塑料件、金屬件及工作介質（例如燃氣）等均相容。工作介質為燃氣時，可用汽油(GB484-89)清洗金屬零件。非金屬零件用純凈水或酒精清洗

　　●分解下來的單個零件可以用浸洗方式清洗。尚留有未分解下來的非金屬件的金屬件可采用干凈的細潔的浸漬有清洗劑的綢布（為避免纖維脫落粘附在零件上）擦洗。清洗時須去除一切粘附在壁面上的油脂、污垢、積膠、灰塵等

　　●非金屬零件清洗后應立即從清洗劑中取出，不得長時間浸泡

　　●清洗后需待被洗壁面清洗劑揮發后（可用未浸清洗劑的綢布擦）進行裝配，但不得長時間擱置，否則會生銹、被灰塵污染

　　●新零件在裝配前也需清洗干凈

　　●使用潤滑脂潤滑。潤滑脂應與球閥金屬材料、橡膠件、塑料件及工作介質均相容。工作介質為燃氣時，可用例如特221 潤滑脂。在密封件安裝槽的表面上涂一薄層潤滑脂，在橡膠密封件上涂一薄層潤滑脂，閥桿的密封面及摩擦面上涂一薄層潤滑脂

　　●裝配時應不允許有金屬碎屑、纖維、油脂（規定使用的除外）灰塵及其它雜質、異物等污染、粘附或停留在零件表面上或進入內腔

1)、填料處得再鎖緊

　　若填料處有微泄發生，須再鎖緊閥桿螺母。

　　注意：不要鎖太緊，通常再鎖1/4圈～1圈，泄露即會停止。

2)、更換閥座和密封件

　　A)、拆卸

　　使閥處于半開位置，沖洗、清除閥體內外可能存在的危險物質。

　　關閉球閥，拆掉兩邊法蘭上的連接螺栓和螺母，然后將閥由管線上完全移除。

　　依序拆卸驅動裝置-執行機構、連接支架、防松墊圈、閥桿螺母、蝶形彈片、格南、耐磨片、閥桿填料。

　　拆卸體蓋連接螺栓和螺母，將閥蓋與閥體分離，并拿掉閥蓋墊圈。

　　確認閥球在“關斷”位置，這可以將其較容易的從閥體拿出，隨后取出閥座。

　　由閥體中孔向下輕推閥桿直到完全取出，然后取出O型圈及閥桿下填料。

　　注意：請謹慎操作，以避免擦傷閥桿表面及閥體填料函密封部位。

　　B)、重新組裝

　　清洗和檢查拆下零件，強烈推薦用備用零件包更換其閥座及閥蓋墊圈等密封件。

　　按拆卸的相反順序進行組裝。

　　用規定的扭矩，交叉鎖緊法蘭連接螺栓。

　　用規定的扭矩，鎖緊閥桿螺母。

　　安裝執行機構后，輸入相應的信號通過旋轉閥桿帶動閥芯旋轉，使閥門至打開和關閉位置。

　　如有可能，請在回裝管道前，按相關標準對閥進行壓力密封測試和性能測試。

　　1、原理

　　球閥的啟閉件是個球體，球體繞閥體中心線作旋轉來達到開啟、關閉的一種閥門。

　　2、適用場所

　　低壓、小口徑管道上用于截斷水流和改變水流的分配或需快速啟閉的場所。

　　3、特點

　　1）、流動阻力小；

　　2）、結構簡單；

　　3）、體積小、重量輕；

　　4）、目前球閥的密封面材料選用塑料、密封性好；

　　5）、操作方便，開閉迅速，便于遠距離的控制；

　　6）、維修方便，密封圈一般都是活動的，拆卸更換方便；

　　7）、全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過不會引起閥門密封面的侵蝕。

　　4、分類

　　1）、常用的球閥按其工作原理分為浮動式球閥、固定式球閥、升降桿式球閥等。

　　2）、球閥按其通道位置可分為直通式，三通式和直角式。后兩種球閥用于分配介質與改變介質的流向。

　　5、施工、安裝要點

　　1）、安裝位置、高度、進出口方向必須符合設計要求，連接應牢固緊密。

　　2）、安裝在保溫管道上的各類手動閥門，手柄均不得向下。

　　3）、閥門安裝前必須進行外觀檢查，閥門的銘牌應符合現行國家標準《通用閥門標志》GB 12220的規定。對于工作壓力大于1.0 MPa 及在主干管上起到切斷作用的閥門，安裝前應進行強度和嚴密性能試驗，合格后方準使用。強度試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，持續時間不少于5min，閥門殼體、填料應無滲漏為合格。嚴密性試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.1倍；試驗壓力在試驗持續的時間應符合GB 50243標準要求，以閥瓣密封面無滲漏為合格。

　　4）、閥法蘭與管線法蘭間按管路設計要求裝上密封墊。

　　5）、帶傳動機構的球閥，按產品使用說明書的規定安裝。

　　6、執行標準

　　1）、產品標準

　　《通用閥門法蘭和對焊連接鋼制球閥》GB/T12237-89

　　《鐵制和銅制球閥》GB/T 15185-1994

　　《鋼制閥門 一般要求》GB/T 12224-2005

　　《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》 GB/T 17219-1998

　　2）、工程標準

　　《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》GB 50242-2002

　　《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB 50243-2002

結構形式