摘  要：通過(guò)對(duì)典型球閥閥座密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究，分析了注脂嘴的結(jié)構(gòu)和失效原因，得出球閥注脂嘴失效泄漏時(shí)不能直接帶壓更換 的結(jié)論；探討了注脂嘴發(fā)生泄漏時(shí)的兩種處理方法， 并介紹了一種新型在線帶壓更換注脂嘴的方法。

     注脂維護(hù)保養(yǎng)對(duì)于減少球閥故障、延長(zhǎng)球閥壽命、使球閥方便操作等方面具有重要意義。注脂設(shè)備通過(guò)注脂嘴向閥球密封系統(tǒng)注入潤(rùn)滑脂（清洗液），實(shí)現(xiàn)對(duì)球閥的維護(hù)和保養(yǎng)。由于注脂嘴下端處于閥球內(nèi)流體壓力環(huán)境中，給注脂嘴出現(xiàn)泄漏時(shí)的處置和更換造成了一定困難。

1 球閥注脂嘴的結(jié)構(gòu)及泄漏原因分析

1.1 球閥閥座密封系統(tǒng)

     典型球閥的閥座密封系統(tǒng)如圖1所示，嵌在閥座上的密封環(huán)和閥球之間形成密封副，注脂設(shè)備通過(guò)注脂接頭、內(nèi)置止回閥及閥座內(nèi)部注脂通道將潤(rùn)滑脂（清洗液）注入至閥座密封環(huán)位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)密封副的潤(rùn)滑和密封。注脂嘴的下端通過(guò)螺紋與閥體直接相連，上端暴露于大氣中，注脂嘴上、下端面之間承受的壓力即為管線流體的壓力。如果注脂嘴結(jié)構(gòu)失效，就會(huì)引起流體介質(zhì)泄漏。

圖1 典型球閥的閥座密封系統(tǒng)

      多數(shù)球閥在外部注脂嘴之后都設(shè)計(jì)有內(nèi)置止回閥，內(nèi)置止回閥被直接旋進(jìn)閥體，與注脂接頭互不影響，目的是為了實(shí)現(xiàn)在線條件下可以拆卸更換外部注脂嘴。但是由于內(nèi)置止回閥尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此在實(shí)際工作中這種內(nèi)部止回閥并不完全可靠。

1.2 注脂嘴的結(jié)構(gòu)及失效原因分析

      注脂嘴一般由蓋帽、鋼珠、彈簧和帶連接螺紋的本體幾部分組成，典型結(jié)構(gòu)，如下頁(yè)圖2所示。從結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，注脂接頭一般采用底部壓邊結(jié)構(gòu)將彈簧、鋼珠限制在注脂接頭本體內(nèi)。

圖2 注脂嘴的結(jié)構(gòu)

      如下頁(yè)圖3所示，壓邊失效和彈簧疲勞失效是導(dǎo)致注脂接頭失效的重要原因。如下頁(yè)圖4－1所示是故障前注脂嘴結(jié)構(gòu)；如圖4－2所示，則是注脂接頭內(nèi)的止回球由于被污物（沙粒、金屬碎屑、固化脂等）卡住或彈簧失效而無(wú)法回復(fù)到原位，從而失去止回功能導(dǎo)致泄漏發(fā)生。此外還有止回球鋼珠破損等原因造成注脂嘴產(chǎn)生泄漏。

圖3 注脂嘴結(jié)構(gòu)失效形式

圖4 注脂嘴結(jié)構(gòu)失效形式

1.3 禁止注脂嘴直接帶壓更換

      閥座注脂接頭直接和管輸系統(tǒng)相連接。閥腔內(nèi)壓力排空并不意味著帶壓拆卸注脂嘴是安全的。因?yàn)榧词故切掳惭b的止回閥也不是安全、不可靠的。如果此時(shí)從閥體上拆卸外部注脂接頭，管線壓力就可能通過(guò)注脂通道經(jīng)失效的內(nèi)部止回閥將外部注脂接頭打飛，從而帶來(lái)嚴(yán)重后果。如果注脂接頭內(nèi)置止回閥失效，勢(shì)必導(dǎo)致大量泄漏的發(fā)生。如在閥室或建筑物內(nèi)，有可能引發(fā)緊急關(guān)斷、火災(zāi)甚至爆炸。

2  注脂嘴泄漏的處置方法

2.1 注脂嘴泄漏后的注脂處理

     在高壓天然氣管輸系統(tǒng)中，大多數(shù)內(nèi)置止回閥無(wú)法有效防止閥門小泄漏的發(fā)生?？梢韵蜷y門密封系統(tǒng)重新注入少量的清洗液（或流動(dòng)性好的潤(rùn)滑脂），浸泡一段時(shí)間后就可以有效防止這類泄漏的發(fā)生。閥門注脂嘴注入清洗液后，小球和彈簧四周固化的污物在清洗液的浸泡下，將會(huì)很快瓦解或者變軟，使止回球和彈簧得到復(fù)位，可以有效防止泄漏。如注脂嘴泄漏量大，則會(huì)導(dǎo)致注脂 操作不易實(shí)施。因此在注入清洗液前，需要安裝泄漏自鎖適配器（如圖5）。

圖5 泄漏自鎖適配器

圖6 SO－BV專用壓力泄放工具

       安裝過(guò)程中，將金屬密封泄漏鎖緊接頭的頂部卡到注脂接頭上，然后順時(shí)針擰金屬密封泄漏鎖緊接頭，就可將金屬密封泄漏鎖緊接頭安裝到原注脂嘴上。通過(guò)墊圈或金屬密封圈可以獲得有效的密封性能。金屬密封泄漏鎖緊接頭安裝完畢后，可以先向閥門注入少量的清洗液，如VAL－TEX2000型清洗液，當(dāng)清洗液接觸到止回閥界面時(shí)，泄漏就可以被有效阻止。在止回閥準(zhǔn)確落入閥座前，要進(jìn)行多次清洗液（或流動(dòng)性較好的潤(rùn)滑脂）注脂嘗試。停止氣體泄漏后，維檢修操作者仍可向閥門注入潤(rùn)滑脂（或者清洗液）。

2.2 采用專用泄壓工具泄壓后更換注脂嘴

       如果在特殊情況下必須嘗試在線拆卸更換外部注脂嘴，那么可以使用一種SO－BV工具（如下頁(yè)圖6）。SO－BV工具底部通過(guò)螺紋連接在注脂嘴上，通過(guò)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)頂部T形手柄使得頂桿向下運(yùn)行從而推開(kāi)注脂嘴的內(nèi)部止回閥，如果閥體上的內(nèi)部止回閥已經(jīng)失效，那么管線內(nèi)的高壓流體介質(zhì)將通過(guò)SO－BV工具的外部開(kāi)口流出，就可以明確判斷閥體上的內(nèi)部止回閥已經(jīng)失效，無(wú)法在線拆卸更換外部注脂嘴。如果SO－BV工具的外部開(kāi)口沒(méi)有高壓介質(zhì)流出，就可以嘗試在線拆卸更換外部注脂嘴。

      將SO－BV工具連接到注脂嘴上之前，首先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)SO－BV工具上的T型手柄使頂桿上行至最大位置，然后拆除密封注脂接頭上的金屬蓋帽，將SO－BV工具連接在注脂接頭的螺紋上并旋緊。然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)SO－BV工具上的T型手柄，頂桿下行，使得注脂接頭內(nèi)的球形止回閥“離座”，可以使得閥體內(nèi)的物質(zhì)通過(guò)泄放孔和后端的閥門被釋放出（如下頁(yè)圖7）。

圖7 SO－BV專用工具泄壓操作

       反方向旋轉(zhuǎn)SO－BV工具上的T型手柄，抽出頂桿，使得注脂接頭的內(nèi)置止回球在彈簧的彈力下重新“回座”（ 如圖8）。

圖8 SO－BV專用工具泄壓操作

3  采用帶壓更換工具進(jìn)行在線更換注脂嘴

      通過(guò)采用TDW公司的T101b鉆孔機(jī)及其附件，對(duì)失效注脂嘴進(jìn)行在線帶壓拆卸和更換。T101b鉆孔機(jī)可實(shí)現(xiàn)密閉狀態(tài)下被夾持工件的螺旋式上升和下降（便于螺栓的擰緊和松開(kāi)），亦可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部夾持工件的垂直上升和下降 （便于注脂嘴螺栓擰緊到位后夾持器與工件脫開(kāi)），T－101b帶壓更換工具（如圖9－1，9－2）。

圖9 T－101b帶壓更換工具結(jié)構(gòu)圖

      通過(guò)在失效的球閥注脂嘴四周表面固定T101b帶壓更換成套工具，實(shí)現(xiàn)注脂嘴的帶壓拆卸和更換工作。為保證施工過(guò)程中的密封效果，需提前加工護(hù)板短節(jié)和抱箍，并準(zhǔn)備高壓O型密封圈，還需加工護(hù)板短節(jié)和抱箍結(jié)構(gòu)（如下頁(yè)圖10、11）。護(hù)板短接及底部的O型圈、球閥表面和2英寸閥門在抱箍的作用下，使注脂嘴四周形成一個(gè)密封腔 。帶壓更換成套工具裝配后如圖12所示。

圖10 護(hù)板短接

圖11 抱箍固定形式

圖12 在線更換注脂嘴成套工具裝配圖

      取注脂嘴操作時(shí)，首先將夾持器底部的內(nèi)六角扳手頭與注脂嘴外六方螺桿固定好 ，打開(kāi)2英寸閥門，將鉆孔機(jī)與夾持器（套筒頭及驅(qū) 柄）連接，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆孔機(jī)的棘齒搖把，轉(zhuǎn)動(dòng)大約12轉(zhuǎn)，可以將注脂嘴移出。注脂嘴移出后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，提升給進(jìn)管，直到注脂嘴到達(dá)2英寸閥門表面。鉆桿每轉(zhuǎn)8轉(zhuǎn)的行程約為1英寸，提升距離可以在鉆桿上讀取。當(dāng)注脂嘴提升到達(dá)2英寸閥門表面時(shí)，立即關(guān)閉2英寸閥門，對(duì)鉆孔機(jī)進(jìn)行泄壓，拆卸下短接和適配器 ，將注脂嘴取下。

      安裝新注脂嘴時(shí) ，首先在夾持器套筒扳手頭內(nèi)安裝新注脂嘴，并將套筒頭上的沉頭螺栓鎖死，使注脂嘴在旋緊過(guò)程中不會(huì)從套筒內(nèi)脫出。其余安裝過(guò)程與取注脂嘴程序相反。為保證操作的氣密性，進(jìn)行上述任何一步操作過(guò)程時(shí)，都必須進(jìn)行驗(yàn)漏，保證系統(tǒng)的氣密性。

4  結(jié)論

      通過(guò)對(duì)典型球閥閥座密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對(duì)注脂嘴的結(jié)構(gòu)和失效原因進(jìn)行分析，可得出以下結(jié)論：

1）球閥注脂嘴在發(fā)生失效泄漏時(shí)不能直接帶壓在線更換；

2）注脂嘴發(fā)生泄漏時(shí)，注入清洗液浸泡是前期較好的處置方法，如果泄漏量大，導(dǎo)致注脂操作不易實(shí)施，需要安裝泄漏自鎖適配器后實(shí)施注脂；

3）如果確認(rèn)閥體上的內(nèi)部止回閥沒(méi)有失效，可以嘗試采用SO－BV工具對(duì)注脂嘴內(nèi)壓力進(jìn)行泄放，確認(rèn)無(wú)泄漏后對(duì)注脂嘴進(jìn)行更換，但該方法經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)不是一種理想的方法；

4）采用T101b鉆孔機(jī)及成套工具在線更換注脂嘴時(shí)，操作過(guò)程中的安全性和可靠性需要通過(guò)實(shí)踐提高。

來(lái)源：《《機(jī)械管理開(kāi)發(fā)》, 2015 , 30 (6) :38-41

作者：聶宗軍 ， 夏建忠