球閥是近幾來發展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日等工業發達國家,球閥在向大口徑、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,并已取代部分閘閥、截止閥、節流閥。
目前大口徑球閥技術水平最高的是美國,該國的EscherWyss公司產品最大公稱通徑已達3050mm,設計壓力達4.8MPa。雖然我國生產球閥的廠家很多,但是通徑達20”以上的球閥生產廠家卻很少,而且密封件性能都不太理想。四川自貢的大口徑球閥技術與美國共同研發,還未形成自己的知識產權,國內在海底輸油管線工程上用的大口徑閥門還依賴進口。因此,筆者就強密封、小力矩、高安全大口徑球閥的開發問題進行了探討。
1 國內外研究現狀及趨勢
在以環保、電子等高科技領域發展及世界可持續發展為主的大背景下,為球閥行業帶來了技術的飛速變革和發展。在設計中,利用計算機技術來進行產品的開發(如CAD)有效提高了設計本身的速度;在生產制造中,以數控技術CAM為代表的制造技術業已深入球閥生產;在開發中,把有限元法作為控制閥的靜態分析和動態分析的重要手段。國內外在結構動態領域的研究十分活躍,特別是美國、西歐等一些工業發達國家,十分重視關于結構動態問題的研究,并將其列為結構設計領域的重點發展方向之一。在我國,有限元分析方法已普遍應用于球閥閥體的結構分析,研究方向也由單純靜力分析向參數化建模、結構優化和動態特性等擴展,而且將有限元分析計算與試驗研究相結合,呈現多樣化的局面。在大口徑球閥方面,主要沿著以下幾個方面發展,一是密封面材料,耐高溫、耐磨、耐腐蝕的低摩擦系數的金屬或非金屬密封材料將會不斷被研制出來;二是新型結構球閥將會不斷涌現,其目的主要在于提高壽命、密封可靠性和改善加工工藝;三是長輸管線用球閥會在遙控、自控、工作可靠性、壽命諸方面得到提高。
目前,美國的EscherWyss公司為田納西州的一個泵站所提供的4臺球閥,用作透平機出口的切斷閥,其球閥最大公稱通徑已達3050mm,設計壓力為4.8MPa。在我國,徑達20"以上的球閥生產廠家不多,而且在密封件性能方面都不太理想。西川自貢高壓閥門有限公司所產的40"-6002b球閥雖達到大口徑要求,但其生產是和美國GE新比隆公司合作,沒有自己的自主知識產權。目前,國內在大型工程上用的大口徑球閥還依賴進口。因此,在我國,急需設計出強密封、小力矩、高安全的大口徑球閥。