球阀的主要结构部件简介

 4）球阀的主要部件

球阀本体结构基本与蝶阀相同，由阀体、活门、 轴承、密封、转臂、配重块、接力器、基础部件等组成，典型结构如图24-18所示。

①阀体球阀按阀体结构可分为沿水流方向垂直对称分体型球阀（图24-18）、非对称分体型球阀 [图24_19 （a）]、三段分体型球阀[图24_19 （b）]、 斜分体型球阀[图24-19 （c）]及整体型球阀。

阀体通常由左右阀体组合而成。分型面的位置有两种，一种是偏心分体，分型面放在靠近下游侧，阀体的地脚螺栓都布置在靠上的大半个阀体上，其优点是分型面螺钉受力均匀，采用这种结构，阀轴和活门必须是装配式的，否则活门无法装人阀体；另一种是 对称分体，将分型面放在阀轴中心线上，这时阀轴和活门可以采用整体结构，重量可以减轻，制造时可以采用铸钢整体铸造或分别铸造后焊接在一起。

非对称分体型阀体的分型面避开了阀轴处，能够避免由于阀轴处密封与阀体分型面处密封黏结不好而产生漏水的问题。非对称分体型球阀通常用于大型球阀。

斜分体型阀体的优点与非对称分体型阀体基本相同，只是斜分体型通常用于中小型球阀，阀轴和活门可以为整体结构。

对称分体型阀体通常用于小型球阀，阀轴和活门为整体结构，加工和装配比较简单，但由于阀体分型面在阀轴中心线上，阀轴处易漏水。

阀体还可以做成整体结构，两半阀体在活门装入后焊接成整体，然后与活门同加工，由于阀体是不可拆卸结构而且加工较为复杂，受运输条件和加工条件的限制。

②活门球阀活门一般有装配式结构、锻铸焊结构、整铸结构三种结构。装配式结构是阀轴与活门通过键等连接方式连接成一体。锻铸焊结构是将锻造

的活门轴与铸造的活门分别加工后焊在一起，此种结构通常用于尺寸较大的球阀活门。整铸结构是将活门和阀轴整铸为一体，此种结构一般用于尺寸比较小的球阀活门。 

球阀的活门为圆筒形，球阀处于开启位置时，圆筒形活门的过水断面就与引水钢管直通，相当于引水钢管的一部分，阀门对水流几乎不产生阻力，也就不发生振动，这对提高水轮机的工作效率特别有利，在活门上设有一块可移动的球面圆板止漏盖，它在由其 间隙进入的压力水作用下，封住出口侧的孔口，随后随着阀后水压力的降低，形成严密的水封。为了防止止漏盖锈蚀，止漏盖与阀体的接触面铺设不锈钢。由于承受水压力的工作面是一个球面，改善了受力条件，这不仅使球阀能承受较大的水压力，还能节省材 料，减轻阀门自重。阀门开启时，应开启泄压阀，排除球面圆板止漏盖内腔的压力水。同时开启旁通阀， 使球阀后充水，止漏盖在弹簧和阀后水压力的作用下脱离与阀体的接触，这样用不大的开启力矩就可使球阀开启。

（5）球阀的密封

球阀的密封分活门主密封和活门阀轴密封两部分。

①活门主密封球阀的密封装置有单侧和双侧两种结构。单侧密封是在球形活门的下游侧设有密封盖和密封环组成的密封装置，也称为球阀的工作密封装置，如图24-20中所示的右侧密封装置。双侧密封是在活门下游装设密封装置的基础上，在活门的上游再设一道密封装置，以便于对阀门工作密封的检修。 设置在活门的上游侧的密封装置，也称为球阀的检修密封装置，如图24-20中左侧的密封装置。

以前的球阀都采用单侧密封，这样在一些重要的高水头水电站就得设置两个球阀，一个工作球阀，一个检修球阀。现在多采用双侧密封球阀，以便于检修。

活门主密封装置有两种，即工作密封与检修密封。

工作密封一般位于球阀下游出流侧，早期生产的球阀工作密封一般采用密封盖结构形式，主要由密封环、密封盖等组成，其动作程序如下：球阀开启前， 在用旁通阀向下游充水的同时，将泄压阀打开使密封盖内腔A处（图24-20,下同）的压力水由孔C排 出，由于旁通阀的开启，球阀下游侧水压力逐渐升高，在弹簧力和阀后水压力的作用下，逐渐将密封盖压人，密封口脱开，此时即可开启活门；相反，当活门关闭时，此时C孔已经关闭，压力水由活门和密封盖的护圈之间的间隙流到密封盖的内腔A，随着下游水压力的下降，密封盖逐渐压紧，直至将密封口封严，但这种结构复杂、笨重，活门和密封盖护圈之间的间隙容易堵死，造成密封盖动作失灵，球阀关闭困难。

现在球阀的工作密封与检修密封一样采用密封环结构形式，其两侧的结构相同，由活动密封环和把合在活门上的固定密封环组成（图24-21），活动密封环可以用上游压力水或压力油来操作。密封环大体有T形密封、L形密封和弹形金属密封三种。

检修密封位于球阀上游侧进口位置，检修密封结构为环状不锈钢制的密封环，在活门上也制作一个密封面与检修密封相接触，该密封面焊有不锈钢材料或在活门上把合上一个不锈钢密封座与检修密封相接触。检修密封环的动作靠水压或油压实现。正常情况下检修密封为常开状态，只有当需要检修工作密封和轴头密封时，检修密封才投入工作。

检修密封有机械操作的，也有水压操作的。图 24-20所示左上侧为机械操作的密封，利用分布在密封环一周的螺杆和螺母调整密封环，压紧密封面。这种结构零件多，操作不方便，而且容易因周围螺杆作用力不均，造成偏卡和动作不灵，现在已经被水压操作 代替。7JC作的密封装置结构如图24-20左下侧所示， 它由设在阀体上的环形压水室B、水管b、水管a、密封环和设在活门上的密封面构成。当需打开密封时，水管 b接通压力水，水管a接通排水，则密封环左（后）退， 密封口张开；反之，水管b接通排水，水管a接通压力 水，则密封环右（前）伸，密封口贴合。

②阀轴密封与蝶阀类似，一般采用V形密封圈、轴用回转方形密封圈或者0形密封圈，如果球阀阀体分型面不通过轴孔，则三种密封类型都具有较好的效果。阀轴处轴瓦以前通常采用铸锡青铜轴瓦， 此种轴瓦需要在轴头处布置油杯润滑瓦面。现在一般都采用具有自润滑能力的轴套，如聚甲醛钢背复合轴 套、镶嵌式轴套、烧结式轴套、高分子纤维轴套等。

（6）工作原理

当水轮机进水球阀要开启时，首先解除检修密封处的3套周圈均布的沿水流方向锁定检修密封的锁定装置，然后在检修密封的开启腔通入压力油，使检修密封处于开启状态，上游检修密封的行程开关的信号显示开启，在此状况下，在下游工作密封的开启腔通 入压力油，使工作密封处于开启状态，且下游工作密封的行程幵关的信号显示开启，这样，水流就通过上游检修密封处的周围间隙与下游工作密封的周围间隙向蜗壳内充水。当活门前后压力趋于平衡，控制水轮机进水球阀的压力传感器和压力幵关的显示达到设定值时，接力器转动活门由全关旋转到全开，水轮机进水球阀开启过程结束。

当水轮机进水球阀要关闭时，首先，接力器转动活门由全开旋转到全关，然后，在下游工作密封的关闭腔通入压力油，使工作密封处于关闭状态，且下游工作密封的行程开关的信号显示关闭，水流被全部截断，水轮机进水球阀关闭过程结束。

一般情况下，上游检修密封始终处于开启位置，只有当机组检修或水轮机进水球阀更换密封时，才关闭水轮机进水球阀检修密封，并投入检修密封的机械锁定。 长时间停机或机组发生事故而导水机构不能关闭时，关闭水轮机进水球阀工作密封。值得一提的是水轮机进水球阀工作密封是要经常被操作、动作的，而检修密封是很少动作的。另外，在引水钢管充满水的情况下，水轮机进水球阀的活门要么处于关闭，要么处于开启状态， 不允许停留在其他位置作调节流量用。

（7）锁定装置、球阀接力器及球阀附属结构

锁定装置、球阀接力器及其连接方式、球阀的附属结构与蝶阀的基本相同。

（8）球阀操作的方式、控制机构的组成部分及控制原理球阀主密封的操作通常通过水压或油压来实现，水压取自上游连接管，油压取自球阀的油压装置，工作密封采用自动控制，检修密封采用手动控制。球阀活门的正常操作和事故情况下的动水紧急关闭通常通 过接力器的油压来实现，由于通过重锤来实现动水关闭，重锤的重量需要很大，一般球阀不设机械式重锤，如果水质允许的话，球阀接力器的关闭腔通过压力水来操作，压力水取自球阀上游连接管，这样通过液压重锤来代替机械式重锤，保证球阀在机组事故情 况下能够实现动水紧急关闭。

球阀的控制机构与蝶阀基本相同，只是增加了对检修密封的确认和对工作密封的操作。

①球阀的开启过程

a.开启条件是导叶全关，机组无停机信号，球阀无关闭信号，球阀锁定已拔出，检修密封已撤出；

b.发出开启球阀信号；

c.通过动作电磁配压阀开启旁通阀进行平压；

-d.平压后差压变送器发出信号；

e.撤出球阀工作密封，限位开关发出撤出信号；

f.通过动作电磁配压阀和四通滑阀开启球阀；

g.球阀开启至全开位置，全开位置限位开关发出信号；

h.通过动作电磁配压阀关闭旁通阀；

i.球阀开启过程结束。

②球阀的关闭过程

a.发出关闭球阀信号；

b.通过动作电磁配压阀和四通滑阀关闭球阀；

c.球阀关闭至全关位置，全关位置限位开关发出信号；

d.投人工作密封，发出投人信号；

e.通过动作电磁配压阀投入球阀液压锁定并发出投入信号（如果设有液压锁定装置）；

f.球阀关闭过程结束。