介绍了流体供应系统用浮动球球阀结构和性能，以及故障阀门失效产生的原因和机理。基于ANSYSWorkbench平台建立模型，依据阀门的工作特性，对球体和左阀体分别在不同载荷下的阀门疲劳寿命情况进行仿真和分析，获得阀门球体和左阀体变形量、应力集中和疲劳损伤大小及位置，并与阀门实际使用情况进行对比验证。提出了改进措施和延长阀门寿命的方法。
关键字：球阀 流体 静力结构 疲劳寿命分析 GAE
1 概述
当流体介质为低沸点液体时，液体易气化形成饱和蒸汽压。如果阀体内腔留存了低沸点液体，在环境温度大于沸点时，阀体内腔会因受到大于阀体材料屈服应力而膨胀过度，乃至失效。如用于某流体供应系统的球阀在管道两端无介质情况下发生了大量介质泄漏。检查发现阀门密封圈因崩裂已失效，阀门球体部分破裂且整体变形严重，左右阀体连接螺栓的螺纹咬合卡塞无法调整，阀体连接处的密封调整垫片完全撕裂，阀座密封件撕裂，阀杆有明显变形，阀门内部介质残留较多。根据统计，流体系统曾多次发生过同类型球阀球体卡住和阀杆断裂现象，严重影响了系统可靠性。因此，研究阀门故障产生机理对延长阀门的使用寿命和流体系统可靠性具有重要意义。基于计算机辅助工程（CAE）技术，对阀门进行静态分析与疲劳寿命分析。
2 结构及性能
球阀由阀体、阀座、阀杆和驱动装置等组成，球体为浮动结构。利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现阀门的开启和关闭（图1）。球阀的截止作用是由金属球体在介质的作用下，与弹性阀座之间相互压紧来完成。阀座密封圈在一定的接触压力作用下，局部发生弹塑变形。这一变形可以补偿球体的制造精度和表面粗糙度，保证球阀的密封性能。