电动球阀阀杆渗漏故障与处理

曹晔　柏晓东　马克　刘涛

一、问题的提出

电动球阀是工业自动化控制系统中的重要执行机构，通常用于管道介质的远程开、关（接通、切断介质）控制。石西油田石南31井区自2004年开发，先后在8座计量站投用了迪威尔自动化计量装置。随着开发年限的推进，2008年至2013年，石南31井区8套迪威尔自动化计量装置陆续出现了用于压油的电动球阀阀杆密封不严导致油气泄漏故障。由于自动化计量装置是安装在受限空间内，泄漏的原油造成污染，天然气滞留在受限空间内，严重影响了现场安全生产。

二、故障现象

石南31井区8套迪威尔计量装置担负着150口油井的计量任务，每计量一口井压油阀就要开、关一次。随着自动化计量装置使用年限的增长，用于计量压油的电动球阀阀杆密封处出现密封不严油气泄漏的现象（如图1），并呈上升的趋势，给计量站的正常运行带来了安全隐患。

三、故障原因

1.电动球阀结构与工作原理

电动球阀是由电动执行机构和球阀共同构成，球阀是由阀体、阀杆、球体、密封阀座组件、O型密封圈、石墨垫子、氟垫子、阀杆压帽等部件组成（如图2）。

电动执行机构带动阀杆，由阀杆带动球体，围绕垂直于通道的轴线旋转，球体随阀杆转动从而达到启闭通道的目的。球阀只需通过旋转90的动作就可完成一次开或关。球阀内的密封是借助流体压力、弹性元件作用力或预压缩产生的密封力使密封副（球体或阀座）相互靠紧、接触，以减小或消除密封面之间的间隙而达到密封的效果。阀杆密封是通过“O”型密封圈发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压则不发生泄漏，以达到密封的效果。

2.原因分析

电动球阀阀杆密封方式是属于动密封。用于计量压油的电动球阀在长时期多频次的运转下，“O”型密封圈会受到磨损线径变小，导致接触压力降低。当接触压力小于被密封介质的内压就会发生泄漏，“O”型密封圈磨损到没有接触压力时就完全失去密封效果。

四、故障处理

发现问题初期，维修人员针对阀杆密封不严采用的是常规式处理，在阀杆外填料箱内添加石棉绳、生料带、氟垫子等油田常用密封材料。由于外填料箱槽深只有5mm，加入填料有限，密封效果不佳。一般密封时效只有1-5天，频繁的维护既增加了维修人员的劳动强度，也使计量装置时常不能正常运行，生产数据不能正常提取。

1.更换新球阀

为了保证设备可以正常運行和减少维修频次，直接对阀杆密封不严计量压油的电动球阀进行了更换，解决了阀杆密封不严的故障。

经过统计2008-2013年，石南31井区8个计量站已更换计量压油的电动球阀11次，平均每个计量压油的电动球阀使用寿命只有3.6年，新阀使用时间仍然较短。材料费用11只×8500元/只=93500元。由此造成了材料费用的上升。

2.改变密封方式

在现有条件下改变密封方式，将“O”型密封圈内挤压型密封改成外加压型密封，通过阀杆压帽将力作用在“O”型密封圈上形成挤压，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压则不发生泄漏，并且由于“O”型密封圈自身的弹力，而具有磨损后自动补偿的能力。

测量收集阀杆、外填料箱的各项尺寸数据，制定了尺寸为外径Φ27mm线径Φ3.1mm的“O”型密封圈及外径Φ27mm内径Φ22mm厚度2mm的氟垫子作为球阀阀杆密封组件（如图3）。

2014年，从商家订购了所需“O”型密封圈及氟垫子，对8个计量站阀杆密封不严的电动球阀陆续进行了“O”型密封圈及氟垫子安装。2015年，经过9个多月的使用，8个计量站压油球阀阀杆密封的情况良好，满足了现场需求（如表1）。

五、应用效果

将电动球阀阀杆密封不严出现故障所造成的维修频次由原来的约2.5天/只，延长为约230天/只。

六、技术创新点

采用阀体外添加“O”型密封圈及氟垫子解决了阀杆密封不严的故障，攻克了原有的技术缺陷，确保了计量设备的正常运行。