简单介绍水泵球阀检修密封环的接触分析技术
谢月丰+葛帅+莫俊冰+赵雪峰+蒋振华
摘 要：秦二厂1、2#机组使用的核级球阀一般都为西班牙WWP厂家生产的球阀。该球阀密封面无补偿性，对阀内件的尺寸要求较高：阀座尺寸太大，则开关卡涩，阀座挤压变形或开关不到位的缺陷；阀座尺寸太小，则阀门关闭密封力不足，引起内漏。因此该类阀门的检修需要工作人员拥有较高的检修技能，和较好的备件状况。本文针对该类型阀门，通过长期的检修经验积累，提出该类阀门检修过程的工艺优化，以期给其他电厂类似阀门检修和后续检修人员培养提供参考。
关键词：球阀；WWP；阀座；检修；工艺优化；密封性
中图分类号：TV547.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0078-02
1 前言
球阀的行程为90度，阀芯能360度旋转，所以在阀门开启和关闭位置均设有机械止档。气动、电动及远传球阀大多有限位指示装置，手动操作球阀一般手柄与管道方向平行时阀门为开启，手柄与管道方向垂直时，阀门为关闭。球阀的特点：结构简单，开关迅速，操作方便，体积小，重量轻，零部件少，流体阻力小，调节性能差，适用于低温、高压及粘度大的介质。
秦二厂1、2#机组使用的核级球阀一般都为西班牙WWP厂家生产的楔式球阀，主要部件包括阀体、阀盖、阀芯、阀座、阀杆、操作装置。其中阀芯为球状，两端开有通孔，但两端通孔正对阀座时，阀门处于全开位置，当阀芯通孔与阀座连线垂直时，阀门处于全关状态。阀门传动链一般为驱动装置带动阀杆做旋转运动，再带动阀芯做旋转运动，从而达到阀门开关操作的目的。
阀门的内漏可能有两种原因：（1）阀芯与阀座密封面问题；（2）阀座与阀体密封问题。该球阀密封面无补偿性，对阀内件的尺寸要求较高：阀座尺寸太大，则开关卡涩，阀座挤压变形或开关卡涩不到位的缺陷；阀座尺寸太小，则阀门关闭密封面密封力不足或阀座与阀体密封力不足，引起内漏。以下针对该类型阀门的检修过程，提出该类阀门检修过程的工艺优化和专用工器具完善。
2 球阀全面检查步骤
2.1 阀门解体
首先将阀门打至开启位置，拆除阀门操作装置，包括手轮、远传、气动或电动装置等。拆除阀门中法兰连接螺栓，将阀门上半部件放置检修区域。拆除阀芯、阀座，放置检修区域。松开填料压盖螺栓，将阀杆从底部抽出，取出填料组件。
2.2 清洗检查
用清洗剂清洗干净球体和阀杆、阀座。用清洗剂清洗干净阀体的内腔。清理打磨各接合面，不得有损坏现象。清理填料函，填料压盖，其表面应光滑无变形。阀座为必换备件，解体后需进行更换。检查球体的接触面，不允许表面有划伤、刻伤和点伤，轻微的可由砂纸消除。检查阀杆是否有弯曲变形、锈蚀、表面应光滑。
2.3 球阀组装
仔细检查阀体内腔和密封面必须干净。更换填料，组装阀门上半部件。更换阀座与支撑环，将支撑环安装至阀座上，确认阀座与阀体密封处高于支撑环。将阀座、阀芯同步放入阀体内，使用铜棒轻微振击，确认阀座、阀芯安装到位。将阀门上半部件安装至阀体上，均匀紧固中法兰连接螺栓至力矩值。开关阀门，无卡涩。
由于该类阀门密封面无补偿性能，在按照正常检修工作步骤执行时，检修后经常出现阀门开关不到位，阀座被挤压变形，或阀门密封性能較差等问题。在无法提升备件质量，和无法改变阀门本身结构特性的前提下，迫切需要检修人员提升自身的检修能力，加工专用辅助装置，以优化检修工艺，进而保证检修质量。
3 阀门检修优化
3.1 阀座车削加工
该球阀阀座材质为KYNAR，又称聚偏氟乙烯，具有含氟树脂的共性如优良的热稳定性、耐腐蚀性、不燃性、疏水性等特性。同时该材料是氟树脂中刚性最好的，具有最高的抗张强度和抗压缩强度，最优的刚性、耐磨性和耐切割性。KYNAR还具有极佳的耐辐照性，对紫外线辐照稳定，在室外放置一二十年可以不变脆和和龟裂，经受108拉特γ射线辐照，性能没有严重下降。
目前库存阀座普遍存在偏厚的现象，测量新阀座尺寸，一般都较旧尺寸厚0.5～2mm，每个备件的尺寸不完全一致。该阀座有两处密封，一处为与阀芯接触面，该面为球面密封，其与阀座的弧度要求较高，无法自行加工，故该面只需检查与阀芯接触是否良好；另一处为阀座另一端与阀体密封，该处往内有一台阶，安装一支撑环，阀座高度必须高于支撑环高度，否阀座无法与阀体接触，保证密封。阀座加工需将该端往内车削约最多2mm，包括与支撑环的接触面和与阀体的接触面同时车削，车削加工厚度跟公称通径有关，同种规格的备件的车削量也不完全一致。
该车削需分多步执行，如果一下车太多，可能导致阀座尺寸过小，造成密封力不足，从而引起内漏。在每次车削后，需将阀芯、阀座、阀杆和阀盖等组件安装至阀体后，操作阀门阀杆开关阀门多次，其阀杆操作力矩满足要求值，此时的阀座尺寸刚好满足要求。
3.2 阀芯拆装专用工器具研发
由于阀座需多次车削，每次车削量都不宜过大，且需安装至阀体中多次尝试阀杆的操作力矩值。所以在尝试的初始阶段，很多阀座尺寸较大，阀内件安装至阀体后，阀芯与阀座配合过紧，且取阀芯时无使力点，致使阀芯取出困难的情况。
此时加工一专用工具，钢板宽度为15～20mm，长度约等于阀芯球体直径，螺栓孔距即为阀芯球体上的螺栓孔距。将专用工具通过螺栓安装至阀芯球体上，对专用工器具的钢板稍一施力，阀芯即可轻易取出。
该工器具可大大降低工作的难度，极大地缩短了阀门检修尝试过程中的时间，使工作人员在检修过程中不宜被多次尝试而影响耐心，为阀芯多次车削加工后的安装尝试可行性提供了强有力的保障。
3.3 阀杆指示标记
由于该类阀门阀杆处无指示阀门状态的标记，且阀盖组件回装后，无法观察到阀内件的状态，无法得知阀门的开关位置。加之该类阀门检修时阀座需多次车削，多次尝试，工作负责人容易在阀门回装后对阀门的实际状态会产生模糊或混淆，从而造成检修后操作装置指示与实际阀位不一致的情况。另外还有可能存在运行期间，气动、电动或远传等各类阀门存在阀门关闭不到位的情况，而拆除操作装置又无法判断阀门是否真实到位，故迫切需求在阀杆处设置一指示，就做到在不开口情况，即可知道阀门的真实状态。
由于阀杆与阀芯的联系是槽型配合，所以阀杆安装至阀芯上后，其相对于阀门状态是固定的，所以可在阀杆、阀盖组装回装前记录阀门状态，在回装后，在阀杆与操作装置端面做一标记，指示与阀芯状态一致（阀杆与阀芯连接更换180度，其状态还是一致的）。而后再调整操作装置指示与阀杆一致，即可确保阀门回装后阀门指示与实际状态一致。
3.4 阀杆操作专用工装
该类远传、电动、气动阀门的阀杆与操作装置的配合多为平键连接，脱开操作装置后，无法使用扳手操作阀门，使用大力钳与管钳操作容易划伤阀杆，而如果安装这些操作装置进行试验，需不断运行隔离和解体隔离，无法满足阀门阀座多次车削、多次试验的要求。
为此，根据阀杆与操作装置连接处的尺寸，自主设计底部可以与阀杆通过平键连接，顶部设计成四方或六角，可以通过扳手操作阀杆控制阀门开关的专用工装。每次试验时，在阀盖与阀内件安装至阀体后，安装专用工装至阀杆处，通过力矩扳手转动阀杆，从而确认阀门的开关力矩。此工装的研发为阀座多次车削，试验力矩的方法提供了可行性。
以上四项时在该类球阀长期检修中经常采用的提升检修质量的方法和工器具。在实际检修过程中，还有许多可根据实际情况采取针对性的措施。
4 结语
球阀有多种结构和类型，并不是每一种球阀都适合该检修工艺，所以需根据实际情况适当采取优化。再优化的检修工艺也需要熟悉的工作人员，故首先要求工作人员拥有较丰富的检修经验，熟悉阀门的结构，清楚各零部件的功能，才能有的放矢，采取针对性的措施。
本文根据西班牙WWP厂家球阀的结构特点，结合自身对该类球阀的的研究进行讲解分析，对球阀的检修优化提出一些可行性建议。通过这些优化，可大大减小对阀座备件尺寸的依赖，大大增加检修人员的自信心，提高检修质量，确保阀门检修一次成功。
参考文献
[1]西班牙WWP厂家球阀运行维护手册[S].
