沖擊式水輪機球閥漏油原因分析

李吉平（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

沖擊式水輪機球閥漏油原因分析

李吉平
（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

現如今，無論是氣體工質，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的機電設備對其進行調控，從而使其充分滿足于現代經濟的發(fā)展需求。因此，為了更好的推動經濟的持續(xù)發(fā)展，我國相關技術人員加大了對高強度大流量的機電調控設備的研究力度，而球閥作為一種新型的機電調控設備，在經過不斷的改進與完善之后，其使用性能越來越良好，有效提高了運行效率。對此，筆者具體對沖擊式水輪機球閥漏油問題進行了研究討論，并總結出以下相關結論，以供參考交流。

沖擊式；水輪機；球閥漏油

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，球閥產品結構和生產工藝等方面也取得了進一步的改進與完善，逐漸成為現代社會發(fā)展中主要的閥類，其具有操作簡單、質量氫、啟動速度快等優(yōu)點，能夠很好的適應于高溫、低溫的介質中，而正是因為球閥具備這些明顯的優(yōu)勢，同時也對推動我國經濟的持續(xù)發(fā)展起到了至關重要的作用。因此，本文將重點對沖擊式水輪機球閥漏油進行深入的探討分析，并提出幾點建議措施。

1 球閥的結構概述

球閥是當前人們日常生活及生產中較為常見的一種閥門，球閥在實際運行過程中，其啟閉件主要采用了圓形通孔類球體，當閥桿開始轉動時，球體也會隨之旋轉，從而達到分配、切的作用。并且，V形開口的球閥還可以對流量進行有效的調節(jié)，當前我國球閥構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構方式，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計形式，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構設計，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部分，閥體上的地腳螺釘會均勻布置在上游側的閥體中，具有受力均勻的優(yōu)點。但是，如果采用這種閥體結構時，需要特別主義的一點問題是，選用的活門與閥軸一定要是裝配式，不然很難順利裝進閥體中。 此外，因為大部分的閥體結構都是由鑄鋼鑄成的，我們可以在對活門和閥軸進行分別鑄造之后，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、密封圈等幾部分構成，當球閥啟動之前，旁通閥將會對下游處注入，并將密封在蓋內的水分排出去，此時下游水壓力將會迅速升高，并且逐漸壓入密封蓋內，使得密封口脫開，從而開啟活動。而另一類則是檢修密封，當活動關閉之后，其中部分密封孔也會隨之關閉，其中產生的壓力水將會沿著密封蓋和護圈之間的縫隙處流入內腔中，同時隨著下游水壓的降低，密封蓋將會越來越突出，一直到密封口壓實后停止。

2 球閥漏油的分析與探討

在現階段的社會經濟發(fā)展中，由于市場對于機械產品質量要求越來越高，促使機械產品生產逐漸趨于規(guī)劃化和標準化。因此，加強對球閥結構的優(yōu)化設計是十分有必要的，設計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踐相互融合在一起，對傳統(tǒng)球閥工程設計中存在的不足加以改進，尤其是對其漏油問題進行深入的研討分析，同時采取更多有效的解決措施，促使球閥能夠更好的應用于實際生產中。

2.1 球閥的工程設計與實踐分析

相比于其他機械零部件設計來說，球閥工程設計有著明顯的特殊性，就拿理論設計來說，其根本設計目的是為了滿足于大眾用戶的實際需求。因此，設計人員在對其進行設計時，通常都不會過多的考慮到相關邊界因素。所以，在實踐生產過程中，難免會出現一些問題。并且，在球閥理論設計中，設計人員不僅要對球閥內外徑、尺寸大小進行精確的計算之外，還需要重點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時，在密封環(huán)內表面和密封環(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，經過O型密封圈開孔位置進入其他部分中，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、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都與液壓油的設計壓力有關，是系統(tǒng)的內壓力，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；當球閥內液壓油的壓力消失時，這時O型密封圈內的液壓油壓力大于球閥內液壓油的壓力，O型密封圈內的高壓液壓油就回流到球閥內。當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系統(tǒng)的壓力。

2.3 理論與實踐的互化和回歸統(tǒng)一

通過上文實踐工程設計敘述，我們可以得知，引起沖擊式水輪機球閥發(fā)生漏油問題的主要原因是因為在工程設計中密封面選用不當，以及花護圈結構不合理所導致的。因此，為了有效解決這一問題，設計人員在建立模型的過程中，應該事先繪制出球閥應力張力分析圖，著重對密封面與護圈結構進行優(yōu)化設計，采用合適的O型密封圈。這樣不僅能夠達到良好的密封效果，同樣也能有效改善系統(tǒng)壓力問題，真正實現了理論設計與實踐應用的統(tǒng)一。

圖1 密封圈受力圖

結語

在研究和處理工程實踐問題時，實踐的檢驗固不可少，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到分析和解決問題的目的。

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