互控和双控三通球阀分析

1邓东山 2张永丰 3王勇庄 4吴正勇

1浙江成达特种阀门厂 浙江温州 325000 2浙江百川智控阀门有限公司 浙江温州 325000 34浙江中大阀门有限公司 浙江温州 325000

摘要：近年来，伴随国内经济显著的增长，再加上科技的持续进步，使得管网建设得到了大力的发展，这与闸阀的使用有着很大的联系，并且由于管网布局不够合理，再加上没有做好对闸阀的选取，从而致使一些事故的出现，面对这样的情况，需要优化与设置材料，基于此本文进行了如下探讨，以期能为有关人员提供借鉴。

关键词：三通球阀；运行原理；结构功能；通孔

引言：伴随科技水平的进步，对于企业及民用管网的构建开始增多，在这一过程中，就需要闸阀来科学控制各个管路，与此同时，因为管网布置缺乏科学性，再加之闸阀的选取不够合理，都会引起安全事故的出现，对此，针对管网建设来说，应对其中运用的材料进一步优化及设计。文章重点分析了管网球阀的原理，利用旋转扳手等驱动，来带动球芯进行旋转运用，从而让流体能够顺利从腔中通过，亦或是被隔断开来，从现阶段市场上的球阀类型及结构来看，可通过AutoCAD设计软件，来模拟三通球阀，有利于更好地了解球阀部件和形体特点。

1.研究背景

对于流体的关闭或者开放，阀门属于一种非常关键的控制设施，而且在管路建筑成分中，阀门有着不可忽视的地位，对于管路中一系列的介质，如水以及气体等，能够达到有效控制的目的，可以实现对介质流向的变化。在日常生产以及生活中这一球阀可以起到很大的作用，煤炭行业也不例外。在本文所述的煤矿中，对于主要以及备用管路来讲，均选用了直通球阀，一些需借助三通球阀的位置，不得不利用多个直通球阀才能实现，基于此情况，极大浪费了材料，与此同时能给操控人员带来误判，情况不严重的话，会造成一定的经济损失，否则的话，极有可能致使安全事故，这不但有碍于正常的生产，也不能体现精细化管理原则。

以该煤矿净水车间为例，在出水方面各设置一根主要以及备用管路，基于出水控制依次实施了两个闸阀，在需要切换使用的情况下，必须关上一个闸阀，紧接着打开另一个闸阀，对于这样的方式来讲，很大程度上浪费了材料，同时管网并不简单。为有效处理该问题并改进管网，设置了一种三通球阀。

2.三通球阀运行原理

（1）图1所示，为互控球阀运行原理，对于该球阀球芯来讲，属于八字形结构，阀体形状没有限制，本文以圆球型为例。图中A属于入口，流体由这个位置进入，通过通孔之后至B出口，这个时候C出口呈现球面，由此在实现截流的同时，也可以发挥互控作用。当转动90度时，流体由A口进入，通过通孔之后至C出口，此时B出口呈现球面，进而在达到截流目的的同时，也能够形成互控作用。（2）图2所示，为双控球阀运行原理，对于该球阀球芯来讲，也属于八字形结构，阀体形状没有限制，此处以圆球型为例。图中A属于入口，流体由此处进入，通过两个通孔之后至B以及C出口，从而可以在相同时间内通过流体，如果这个时候要阻止流体，则把球阀转动90度时（不包括一些罕见的情况），流体由A口进入，通过球阀球芯，这个时候球芯所有呈现球面，阻止流体从两个出口处通过，在此基础上，就能够发挥双控作用。

图1 互控球阀运行原理

图2 双控球阀运行原理

3.结构功能以及特点

（1）结构功能。针对三通球阀而言，它的构成包括多种形式，如多种多样的阀体以及螺纹等。就阀芯来说，能够将一路的流体通道切断，并同另一路流体通道进行连接^[1]。由此可知，其工作原理是非常简便的，可以通过手柄等驱动装置，将其置于阀杆上部，同时施加适当的旋转力，把它传递到8字形阀芯上，并让它旋转九十度，如果有特殊情况，应将其排除，接着让球体的一个通孔同阀芯通道达到平行状态，然后使另一个通孔同阀芯通道保持垂直状态，这样球阀就能进行启闭了。这样的互控双控方式，属于新型的高性能球阀，通常情况下，会被应用在长输工业管线中，亦或是普通的工业管线中，它的安全性及环境适应性等，还需进一步在生产及应用中加以研究，往往会被应用在不同的腐蚀性介质中，在非腐蚀性介质中，也有所应用^[2]。（2）三通球阀的特征。第一，其流体阻力相对较小。针对球阀来说，它通常有两种形式，一种为缩径，另一种为全通径，它的阻力系统通常都比较小，尤其是全通径球阀，因为它的通道直径同管道的内径是相同的，所以对各个阀门来说，该阀门的阻力是非常小的。第二，启封较为快速。一般都仅需把它旋转九十度就能实现全开及全关动作，其中排除特殊情况，因此它是极易进行启闭的，所需的时间也非常少。第三，具备高密封性能。现阶段，在社会中应用比较广泛的是弹性阀座，因此它的密封性是非常好的^[3]。

4.选材以及使用的分析

上述分析的两种三通球阀，其形式是多种多样的，且参数也非常多，具体如下所示：（1）外部形状：三通球阀的形状有很多样式，包括圆球体、正方体及八棱体等。（2）连接方式：包括法兰及高压对接DN等。（3）驱动方式：通常会结合实际的工作需求来选取，包括手动驱动、电动驱动以及电液联动等多种驱动方式。（4）阀体材料：由于应用的环境存在一定的区别，如酸、碱环境等，这个时候应选用多种材质的介质，如气体及液体等。通过对工作环境及密封条件等因素的分析，结合实际的多种需求，来选取相应材质的三通球阀，有利于确保其安全性及有效性，并在一定程度上降低成本，增加经济及生产效益，促进有关领域长远发展。

结论：针对三通球阀的研发，需确保其运行密封性，且结构应相对简单，体积及质量要小，出现故障的几率要小，应方便维护，其密封面积球面往往都是呈现闭合状态的，很难被介质所影响，操作也十分灵活，一般都是被用在普通的污水及泥浆等介质的控制上，它还能适应恶劣的介质环境，如氮气及甲烷等。另外，三通球阀还有着很好的节能效果，有利于获取较高的经济效益；在很大程度上，还增强了运作及管理水平，属于全员及全过程行为，有利于更好地进行管理和控制，让企业管理变得更加标准化，实现管理水平的提升。

参考文献：

[1]白佩云,刘亮平.互控和双控三通球阀的研发[J].煤炭科学技术,2020,45(S2):118-120.

[2]刘汉钦.基于Workbench的三通密封球阀热力耦合分析[J].机电信息,2019(36):113-114.

[3]张帅.L型和T型三通球阀在工程中的选型及应用[J].化工设备与管道,2017,54(03):72-75.