市场对闸阀和球阀的基本要求一般为密封性能可靠、启闭力矩小、使用寿命长、性价比高等。以下针对这些要求，将阀座“固定”与“活动”设置的利弊，从密封性能、使用寿命、启闭力矩、运行成本、推广价值等多方面进行对比分析。 先以平板闸阀为例，阀门启闭时，闸板与阀座密封面产生无润滑摩擦，且阀门通径和流体压力越大，该摩擦力也越大，阀座密封面越容易被闸板磨损和切损，即阀门的使用寿命越短。阀门关闭时，如果闸板两侧的压差不足，闸板在自重及闸板与阀杆连接端、闸板与阀体侧挡摩擦力的干涉下，不能平移压在阀座密封面上，导致密封压力沿周向不均，闭环密封副出现“断”点，阀门出现内漏。可见，阀座“固定”式闸阀，流体压力过低时，密封性能不可靠（图1）。
1.阀体 2.阀座（压力低侧） 3.闸板 4.阀座（压力高侧） 再以固定式球阀为例，阀门启闭时，阀座密封面与阀球表面产生无润滑摩擦，且流体压力越大，该摩擦力越大，以致阀座密封面越容易被阀球磨损和切损，即阀门的使用寿命越短。密封副的预压力按必须比压设置时，阀座密封面磨损或密封材料老化（弹性减弱），都会导致密封比压下降，阀门出现内漏。密封副的预压力按预密封比压设置时，浮动阀座后端与阀体之间的缝隙（图2）被流体中的沉淀物堵死，会导致阀座前后端的压差下降，密封比压不足，阀门出现内漏。可见，阀座“固定”式球阀的密封面磨损、密封材料老化、沉淀物淤堵等，这些常见又无法避免的因素，均易导致阀门内漏，密封性能不可靠。
阀球 2.浮动阀座 3.阀体 图2 阀座尾部缝隙被沉淀物淤堵 现场调研情况：通径DN200以上的闸阀和球阀，在矿浆、泥浆等含有易沉淀悬浮颗粒物的流体管线上，压力大于（或等 （1）密封副中有微小漏点时，会在流体的强力冲刷下被迅速扩大，仅需数十个小时，便可在启闭件、阀座及阀体上冲刷出较大沟槽，导致阀门报废。 （2）阀门内腔或启闭件位置易被流体中的沉淀物淤堵，导致启闭功能或密封功能失效。 该结构的阀门，启闭件移动时与阀座不接触，阀座密封面不会被磨损或切损，故可延长阀门的使用寿命。阀门关闭状态时，阀座密封面被强制压在启闭件的表面上，压应力大于或等于密封必须比压，且保持不变。故流体压力过低、阀座密封面被磨损、密封材料老化（弹性减弱）等因素，均不影响密封效果，可见该阀门的密封性能可靠。 实验情况：将通径为DN250，压力为6.4MPa的阀座“移动”式软密封闸阀和球阀，安装在模拟工况的实验平台上，反复带压启闭，观察密封副的密封效果，目前已累计启闭200次以上，密封效果仍良好如初，相比阀座“固定”式阀门的现场调研结果，使用寿命延长了3倍以上。 通过以上分析，相比阀座“固定”式阀门，阀座“移动”式阀门的密封性能更可靠，使用寿命更长。 3.1 阀座“固定”式阀门 该阀门的启闭力矩仅用于克服启闭件移动时的阻力。由于闸阀和球阀启闭件（闸板和阀球）的移动幅度均比较大，当启闭阻力超过手动操作能力时，如果加大传动比降低启闭力矩，势必降低启闭速度，大幅延长阀门的启闭时间，该方案不可行。所以，目前DN300、5MPa规格以上的手动闸阀少有。又由于该结构的阀门，当通径和压力条件相同时，球阀比闸阀的启闭阻力矩大很多，所以手动球阀比闸阀的规格范围小。 3.2 阀座“移动”式阀门 该阀门将启闭过程分成启闭件移动和阀座移动两部分，且两部分均独立配置驱动源。手动时，一个手轮控制启闭件移动，另一个手轮控制阀座移动；电动时，一个电机控制启闭件移动，另一个电机控制阀座移动，启闭件移动和阀座移动在不同的时间段交替完成，二者互不干扰（图3）。 因闸阀和球阀的启闭件移动阻力均比阀座“固定”式阀门的小，故需要的驱动力矩也小。而阀座移动过程中的阻力，比阀座“固定”式闸阀的启闭阻力大，比阀座“固定”式球阀的启闭阻力小，但由于阀座移动的行程短（5～7mm），增大移动机构的传动比，对阀门的启闭速度（完成开启或关闭过程用时）影响不大，所以用增大传动比的方法，降低阀门的启闭力矩，同时也扩大了手动阀门的规格范围。 结合上述分析，相比阀座“固定”式阀门，阀座“移动”式阀门的启闭力矩小，且适合手动操作的规格范围大。
1.阀球移动手轮 2.阀座移动手轮 3.阀座移动电动头 4.阀球移动电动头 内腔淤堵是在阀门启闭过程中，造成启闭件移动受阻或启闭功能失效的一种特殊情况，当流体中不含易沉淀物时，该情况不会出现，当流体中含有易沉淀物时（如矿浆、泥浆等），阀门内腔经常被沉淀物淤堵，导致启闭件移动阻力增大，或无法移动。
1.阀体 2.阀座（压力低侧） 3.闸板 4.阀座（压力高侧）
1.闸板 2.沉淀物 4.2 阀座“活动”设置 阀门关闭时，因内腔为封闭空间，流体中的沉淀物无法进入内腔。阀门启闭过程中进入内腔的沉淀物，可以在启闭完成之后，利用内腔清洗口洗出，故阀门无内腔淤堵之忧。 4.3 对比 阀座“固定”式阀门不适合含有易沉淀悬浮颗粒物的流体输送管线。而阀座“移动”式阀门不仅适合含有易沉淀悬浮颗粒物的流体输送管线，也适合阀座“固定”式阀门适用的所有工况。 因阀座“移动”式阀门，增设了螺旋传动副等用于控制阀座平移的传动机构，故通径和压力条件相同时，制造成本比阀座“固定”式阀门高60%左右。 运行成本：延长阀门的使用寿命，是降低管线运行成本的最好办法。如果制造成本增加60%、使用寿命延长3倍，即便阀门厂家的销售价格提高1倍，用户仍可降低管线运行成本30%以上。 5.2 推广价值 阀座“移动”式阀门的优点是密封性能可靠，启闭力矩小，使用寿命长，且无阀内腔淤堵之忧。缺点是制造成本增加60%左右，但从增加制作成本有利于延长使用寿命，降低运行成本的角度来看，该缺点可以被忽略。虽然不同行业有着不同的阀门标准，但行业标准只是针对本行业的特殊工况，在阀门的零部件材质、结构形状、尺寸精度、涂装及启闭控制方式等方面，提出了一些特殊要求。不同行业对阀门的基本要求是一致的，即密封性能可靠、启闭力矩小、使用寿命长、性价比高等，由此可见，阀座“移动”式阀门适合在冶金、化工、电力等各行业推广使用。 |
