上海滬工閥門廠（集團）有限公司
1 球閥結構
球閥是由旋塞閥演變而(er)來(lai)的(de)，它(ta)的(de)啟閉件作為(wei)一個球體，利用球體繞閥桿的(de)軸線旋轉 90 度實現開啟和關閉的(de)目的(de)。
2 球閥作用
球閥在管道上主(zhu)要用(yong)于切斷、分配和改(gai)變介質流動方向(xiang)，設計成 V 形開口的球閥還具有良好(hao)的流量調節功能。
球閥不僅結構簡單、密封性能好，而且在一定的公稱通經范圍內體積較小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小，并且驅動力矩小，操作簡便、易實現快速啟閉，是近十幾年來發展最快的閥門品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業發達國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數量仍在繼續擴大，并向高溫、高壓、大口經、高密封性、長壽命、優良的調節性能以及一閥多功能方向發展，其可靠性及其他性能指標均達到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、調節閥。
隨(sui)著球閥的(de)技術進步，在可以(yi)(yi)預見的(de)短(duan)時見內，特別是在石油天然氣管線(xian)上、煉油裂解裝置上以(yi)(yi)及核工業(ye)上將有更(geng)廣泛的(de)應用(yong)。此外，在其他工業(ye)中(zhong)(zhong)的(de)大中(zhong)(zhong)型口徑、中(zhong)(zhong)低壓力(li)領域(yu)，球閥也將會(hui)成為主導的(de)閥門類型之一(yi)。
3 球閥的優點
- 具有最低的流阻（實際上為零）。
- 因在工作時不會卡住（在無潤滑劑時），故能可靠地應用與腐蝕性介質和低沸點液體中。
- 在較大地壓力和溫度范圍內，能實現完全密封。
- 可實現快速啟閉，某些結構的啟閉時間僅為 0.05~0.1s，以保證能用于試驗臺的自動化系統中。快速啟閉閥門時，操作無沖擊。
- 球型關閉件能在位置上自動定位。
- 工作介質在雙面上密封可靠。
- 在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，因此高速通過閥門的介質不會引起密封面的侵蝕。
- 結構緊湊、重量輕，可以認為它時用于低溫介質系統的最合理的閥門結構。
- 閥體對稱，尤其時焊接閥體結構，能很好地承受來自管道的應力。
- 關閉件能承受關閉時的高壓差。
- 全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內件不受侵蝕，最高使用壽命可達 30 年，是石油、天然氣管線最理想的閥門。
由(you)于球(qiu)閥有上述優點，所以(yi)適用范圍很廣，球(qiu)閥可適用于：
- 公稱通經從 8mm 到 1200mm。
- 公稱壓力從真空到 42MPa。
- 工作溫度從 -204℃~815℃。
4 球閥密封性
球(qiu)閥(fa)最主要的(de)閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)圈材料就(jiu)是(shi)(shi)聚(ju)四(si)氟(fu)乙(yi)烯(xi)（PTFE），它對幾乎(hu)所(suo)有(you)的(de)化學(xue)物質都(dou)是(shi)(shi)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)，且具有(you)摩擦系(xi)(xi)數(shu)小、性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能穩(wen)定、不易(yi)老化、溫(wen)度適用范圍廣和(he)密(mi)(mi)封(feng)(feng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能優良的(de)綜合性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)特(te)點。但(dan)聚(ju)四(si)氟(fu)乙(yi)烯(xi)的(de)物理(li)特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，包括較高的(de)膨脹系(xi)(xi)數(shu)，對冷流的(de)敏感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)不良的(de)熱傳導性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，要求閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)的(de)設計必須圍繞(rao)這(zhe)些特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)進行。閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)的(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)材料也包括填充聚(ju)四(si)氟(fu)乙(yi)烯(xi)、尼龍和(he)其他許多材料。但(dan)是(shi)(shi)，當密(mi)(mi)封(feng)(feng)材料變硬時(shi)，密(mi)(mi)封(feng)(feng)的(de)可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)就(jiu)要受到(dao)破壞，特(te)別是(shi)(shi)在低壓差(cha)的(de)情況下。此外，像丁(ding)青(qing)橡膠(jiao)這(zhe)樣的(de)合成(cheng)橡膠(jiao)也可(ke)用作閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)材料，但(dan)它所(suo)適用的(de)介(jie)質和(he)使用的(de)溫(wen)度范圍藥受到(dao)限制。另外，如果(guo)介(jie)質不潤滑(hua)，使用合成(cheng)橡膠(jiao)容易(yi)卡住球(qiu)體(ti)。
為了滿足高溫、高壓、強沖蝕、長壽命等(deng)(deng)(deng)工(gong)業應用的(de)(de)使用要求，近十(shi)幾年(nian)來，金屬密封(feng)球(qiu)(qiu)閥(fa)得到(dao)了很大的(de)(de)發(fa)展(zhan)。尤其在(zai)工(gong)業發(fa)達的(de)(de)國(guo)家，如(ru)美國(guo)、意大利、德國(guo)、西班牙、荷蘭(lan)等(deng)(deng)(deng)，對球(qiu)(qiu)閥(fa)的(de)(de)結構不(bu)斷改進(jin)，出現(xian)全(quan)焊接閥(fa)體(ti)直埋式(shi)球(qiu)(qiu)閥(fa)、升降式(shi)球(qiu)(qiu)閥(fa)、使球(qiu)(qiu)閥(fa)在(zai)長輸管線、煉油(you)裝置等(deng)(deng)(deng)工(gong)業領域的(de)(de)應用越來越廣泛，出現(xian)了大口(kou)徑（3050mm）、高壓力(li)（70MPa）、寬溫度范(fan)圍（-196~815℃）的(de)(de)球(qiu)(qiu)閥(fa)，從(cong)而使球(qiu)(qiu)閥(fa)的(de)(de)技術達到(dao)一(yi)個全(quan)新的(de)(de)水(shui)平。
5 球閥設計與制造
由(you)(you)于(yu)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)輔助(zhu)設(she)(she)計(ji)(ji)（CAD）和(he)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)輔助(zhu)制(zhi)造(zao)（CAM）以及(ji)柔(rou)性制(zhi)造(zao)系統（FMS）在(zai)閥(fa)門行業的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，使(shi)球(qiu)閥(fa)的(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)和(he)制(zhi)造(zao)達到(dao)一個全(quan)新的(de)(de)(de)水(shui)平。不但全(quan)面革新了(le)閥(fa)門的(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)方式(shi)，減輕了(le)專(zhuan)業技術人員繁重(zhong)的(de)(de)(de)重(zhong)復性常規設(she)(she)計(ji)(ji)工作，使(shi)技術人員有更多的(de)(de)(de)精力用(yong)(yong)于(yu)改(gai)進、提高(gao)產品性能和(he)新產品開(kai)(kai)發(fa)，縮短(duan)新產品的(de)(de)(de)研究(jiu)開(kai)(kai)發(fa)周期、全(quan)面提高(gao)勞動生產率，而(er)且在(zai)升降桿(gan)式(shi)金屬密(mi)封球(qiu)閥(fa)的(de)(de)(de)研制(zhi)開(kai)(kai)發(fa)過(guo)程(cheng)中，由(you)(you)于(yu) CAD/CAM 的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，出現了(le)由(you)(you)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)輔助(zhu)設(she)(she)計(ji)(ji)、由(you)(you)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)輔助(zhu)數控(kong)機(ji)床加(jia)工制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)閥(fa)桿(gan)螺旋扁，使(shi)金屬密(mi)封球(qiu)閥(fa)在(zai)啟閉過(guo)程(cheng)中無任何擦傷(shang)和(he)磨損，從而(er)使(shi)球(qiu)閥(fa)的(de)(de)(de)密(mi)封性和(he)使(shi)用(yong)(yong)壽命大大提高(gao)。球(qiu)閥(fa)在(zai)完全(quan)開(kai)(kai)啟時，流(liu)阻很小，幾乎等于(yu)零(ling)，因此等徑(jing)球(qiu)閥(fa)廣泛(fan)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)石油天然氣管(guan)線中，因為容(rong)易清掃管(guan)線。由(you)(you)于(yu)球(qiu)閥(fa)的(de)(de)(de)球(qiu)體(ti)在(zai)啟閉過(guo)程(cheng)中帶有擦拭(shi)性，故(gu)大多數球(qiu)閥(fa)可用(yong)(yong)于(yu)帶懸(xuan)浮固體(ti)顆粒(li)的(de)(de)(de)介質中，依據密(mi)封圈(quan)的(de)(de)(de)材料也可用(yong)(yong)于(yu)粉狀(zhuang)和(he)顆粒(li)狀(zhuang)的(de)(de)(de)介質。
6 球閥適用場合
由于球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)通(tong)常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作(zuo)為(wei)閥(fa)(fa)座密(mi)(mi)(mi)封(feng)圈(quan)材(cai)料(liao)(liao)，因此它的使(shi)用溫度受到(dao)閥(fa)(fa)座密(mi)(mi)(mi)封(feng)圈(quan)材(cai)料(liao)(liao)的限(xian)制。球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)的截止作(zuo)用是靠金屬球(qiu)(qiu)體在(zai)介質的作(zuo)用下，于塑料(liao)(liao)閥(fa)(fa)座之(zhi)間相(xiang)互壓緊來(lai)完成的（浮動(dong)球(qiu)(qiu)球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)）。閥(fa)(fa)座密(mi)(mi)(mi)封(feng)圈(quan)在(zai)一(yi)定的接觸壓力作(zuo)用下，局部地(di)區(qu)發生彈塑變(bian)形。這一(yi)變(bian)形可以(yi)補償球(qiu)(qiu)體的制造精度和表面粗糙(cao)度，保證球(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)的密(mi)(mi)(mi)封(feng)性能。
又由于球(qiu)閥(fa)的(de)閥(fa)座(zuo)密(mi)封圈通常采用(yong)(yong)塑(su)料制成，故(gu)在選擇球(qiu)閥(fa)的(de)結構(gou)和(he)性能上，要考(kao)慮球(qiu)閥(fa)的(de)耐火(huo)和(he)防火(huo)，特別是(shi)在石油、化工、冶(ye)金等部門，在易燃、易爆介質的(de)設備和(he)管路系統中使用(yong)(yong)球(qiu)閥(fa)，更應注意耐火(huo)和(he)防火(huo)。
通(tong)常，在(zai)雙位調節、密(mi)封性(xing)能(neng)嚴格(ge)、泥漿、磨損、縮口通(tong)道、啟閉動(dong)作迅速（1/4 轉啟閉）、高壓(ya)截止（壓(ya)差大(da)）、低噪聲、有氣穴和氣化現象、向大(da)氣少量(liang)滲漏，操作力矩小、流體(ti)阻力小的管(guan)路系統中(zhong)，推(tui)薦使用(yong)球閥。
球閥也適用于輕型結(jie)構(gou)、低壓(ya)截(jie)止（壓(ya)差小）、腐蝕性介質(zhi)的管路(lu)系統中。
在低溫（深冷）裝置和管路系(xi)統(tong)中也可選用球閥。
在冶金行業的(de)氧(yang)氣管路(lu)系(xi)統中，需使(shi)用經過嚴(yan)格脫脂處理的(de)球閥。
在(zai)輸油管線和輸氣管線中的主管線需(xu)(xu)埋設在(zai)地下(xia)時(shi)，需(xu)(xu)使(shi)用全通徑焊接式球閥。
在要求具(ju)有(you)調節性能(neng)時，需選用(yong)(yong)帶Ｖ形(xing)開口的專(zhuan)用(yong)(yong)結構的球(qiu)閥(fa)。
在石(shi)油(you)、石(shi)油(you)化(hua)工、化(hua)工、電力、城市建設中，工作(zuo)溫度在 200℃ 以上的管路系(xi)統可選(xuan)用金屬對金屬密封的球閥。
7 球閥適用原則
- 石油、天然氣的輸送主管線、需要清掃管線的，又需埋設在地下的，選用全通經、全焊接結構的球閥；埋設在地上的，選擇全通經焊接連接或法蘭連接的球閥；支管，選用法蘭連接、焊接連接，全通經或縮徑的球閥。
- 成品油的輸送管線和貯存設備，選用法蘭連接的球閥。
- 城市煤氣和天然氣的管路上，選用法蘭連接和內螺紋連接的浮動球閥。
- 冶金系統中的氧氣管路系統中，宜選用經過嚴格脫脂處理，法蘭連接的固定球球閥。
- 低溫介質的管路系統和裝置上，宜選用加上閥蓋的低溫球閥。
- 煉油裝置的催化裂化裝置的管路系統上，可選用升降桿式球閥。
- 化工系統的酸堿等腐蝕性介質的裝置和管路系統中，宜選用奧氏體不銹鋼制造的、聚四氟乙烯為閥座密封圈的全不銹鋼球閥。
- 冶金系統、電力系統、石化裝置、城市供熱系統中的高溫介質的管路系統或裝置上，可選用金屬對金屬密封球閥。
- 需要進行流量調節時，可選用蝸輪蝸桿傳動的、氣動或電動的帶 V 形開口的調節球閥。