沖擊式水輪機(jī)球閥漏油原因分析

李吉平（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

沖擊式水輪機(jī)球閥漏油原因分析

李吉平
（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

現(xiàn)如今，無論是氣體工質(zhì)，還是具有中高壓力大流量的液體，輸送量日益增多，這就需要采用更加先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備對其進(jìn)行調(diào)控，從而使其充分滿足于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。因此，為了更好的推動經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國相關(guān)技術(shù)人員加大了對高強(qiáng)度大流量的機(jī)電調(diào)控設(shè)備的研究力度，而球閥作為一種新型的機(jī)電調(diào)控設(shè)備，在經(jīng)過不斷的改進(jìn)與完善之后，其使用性能越來越良好，有效提高了運(yùn)行效率。對此，筆者具體對沖擊式水輪機(jī)球閥漏油問題進(jìn)行了研究討論，并總結(jié)出以下相關(guān)結(jié)論，以供參考交流。

沖擊式；水輪機(jī)；球閥漏油

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，球閥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝等方面也取得了進(jìn)一步的改進(jìn)與完善，逐漸成為現(xiàn)代社會發(fā)展中主要的閥類，其具有操作簡單、質(zhì)量氫、啟動速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的適應(yīng)于高溫、低溫的介質(zhì)中，而正是因?yàn)榍蜷y具備這些明顯的優(yōu)勢，同時也對推動我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。因此，本文將重點(diǎn)對沖擊式水輪機(jī)球閥漏油進(jìn)行深入的探討分析，并提出幾點(diǎn)建議措施。

1 球閥的結(jié)構(gòu)概述

球閥是當(dāng)前人們?nèi)粘Ｉ罴吧a(chǎn)中較為常見的一種閥門，球閥在實(shí)際運(yùn)行過程中，其啟閉件主要采用了圓形通孔類球體，當(dāng)閥桿開始轉(zhuǎn)動時，球體也會隨之旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到分配、切的作用。并且，V形開口的球閥還可以對流量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，當(dāng)前我國球閥構(gòu)造的組成部件主要包括了滑動軸承、檢修密封裝置、以及閥體等幾部分，一般大部分的球閥普遍采用了臥軸結(jié)構(gòu)方式，所有活門將會全部開啟，在上部分將會存在工作密封蓋。

通常情況下，閥體組合面位置有著兩種設(shè)計(jì)形式，一種是對稱分班，其主要是指將分半面放置在閥軸的中心位置，此時閥軸與活門均可以采取整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣能夠有效降低球閥整體重量。而另一種則是偏心分班，其組合面大多是接近于下游側(cè)部分，閥體上的地腳螺釘會均勻布置在上游側(cè)的閥體中，具有受力均勻的優(yōu)點(diǎn)。但是，如果采用這種閥體結(jié)構(gòu)時，需要特別主義的一點(diǎn)問題是，選用的活門與閥軸一定要是裝配式，不然很難順利裝進(jìn)閥體中。 此外，因?yàn)榇蟛糠值拈y體結(jié)構(gòu)都是由鑄鋼鑄成的，我們可以在對活門和閥軸進(jìn)行分別鑄造之后，再將其焊接在一起。

目前常見的球閥密封裝置有兩種類型，一類工作密封，還裝置主要安裝在球閥出流測處，其主要零件為密封蓋、密封圈等幾部分構(gòu)成，當(dāng)球閥啟動之前，旁通閥將會對下游處注入，并將密封在蓋內(nèi)的水分排出去，此時下游水壓力將會迅速升高，并且逐漸壓入密封蓋內(nèi)，使得密封口脫開，從而開啟活動。而另一類則是檢修密封，當(dāng)活動關(guān)閉之后，其中部分密封孔也會隨之關(guān)閉，其中產(chǎn)生的壓力水將會沿著密封蓋和護(hù)圈之間的縫隙處流入內(nèi)腔中，同時隨著下游水壓的降低，密封蓋將會越來越突出，一直到密封口壓實(shí)后停止。

2 球閥漏油的分析與探討

在現(xiàn)階段的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，由于市場對于機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，促使機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)逐漸趨于規(guī)劃化和標(biāo)準(zhǔn)化。因此，加強(qiáng)對球閥結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分有必要的，設(shè)計(jì)人員不僅需要充分考慮到外界條件因素，同時還要將理論與實(shí)踐相互融合在一起，對傳統(tǒng)球閥工程設(shè)計(jì)中存在的不足加以改進(jìn)，尤其是對其漏油問題進(jìn)行深入的研討分析，同時采取更多有效的解決措施，促使球閥能夠更好的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

2.1 球閥的工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐分析

相比于其他機(jī)械零部件設(shè)計(jì)來說，球閥工程設(shè)計(jì)有著明顯的特殊性，就拿理論設(shè)計(jì)來說，其根本設(shè)計(jì)目的是為了滿足于大眾用戶的實(shí)際需求。因此，設(shè)計(jì)人員在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)時，通常都不會過多的考慮到相關(guān)邊界因素。所以，在實(shí)踐生產(chǎn)過程中，難免會出現(xiàn)一些問題。并且，在球閥理論設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不僅要對球閥內(nèi)外徑、尺寸大小進(jìn)行精確的計(jì)算之外，還需要重點(diǎn)考慮球閥通用性問題。

2.2 模型建立與邊界層的優(yōu)化

一旦高壓液壓油流流入球閥內(nèi)時，在密封環(huán)內(nèi)表面和密封環(huán)外表面縫隙處流出的高壓液壓油流將會留到O型密封圈中，經(jīng)過O型密封圈開孔位置進(jìn)入其他部分中，在受到高壓液壓油作用影響下，O型密封圈將會迅速膨脹，同時將密封環(huán)內(nèi)、外表面的間隙徹底壓緊，促使高壓液壓油無法漏出，具體如圖1所示：

由于F1、F2都與液壓油的設(shè)計(jì)壓力有關(guān)，是系統(tǒng)的內(nèi)壓力，因此，不增加O型密封圈、密封蓋和密封環(huán)的系統(tǒng)內(nèi)壓力，而且也防止球閥漏油。O型密封圈所受豎直力一向的作用力大于水平力一向的作用力；當(dāng)球閥內(nèi)液壓油的壓力消失時，這時O型密封圈內(nèi)的液壓油壓力大于球閥內(nèi)液壓油的壓力，O型密封圈內(nèi)的高壓液壓油就回流到球閥內(nèi)。當(dāng)增加密封圈中液壓油的壓力時，密封圈起到了密封球閥的作用，而自身受力不變，同時也不改變球閥內(nèi)系統(tǒng)的壓力。

2.3 理論與實(shí)踐的互化和回歸統(tǒng)一

通過上文實(shí)踐工程設(shè)計(jì)敘述，我們可以得知，引起沖擊式水輪機(jī)球閥發(fā)生漏油問題的主要原因是因?yàn)樵诠こ淘O(shè)計(jì)中密封面選用不當(dāng)，以及花護(hù)圈結(jié)構(gòu)不合理所導(dǎo)致的。因此，為了有效解決這一問題，設(shè)計(jì)人員在建立模型的過程中，應(yīng)該事先繪制出球閥應(yīng)力張力分析圖，著重對密封面與護(hù)圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用合適的O型密封圈。這樣不僅能夠達(dá)到良好的密封效果，同樣也能有效改善系統(tǒng)壓力問題，真正實(shí)現(xiàn)了理論設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)用的統(tǒng)一。

圖1 密封圈受力圖

結(jié)語

在研究和處理工程實(shí)踐問題時，實(shí)踐的檢驗(yàn)固不可少，但建模理論分析尤為重要。在理論分析過程中，還必須借助作圖和邊界條件的處理來達(dá)到分析和解決問題的目的。

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