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杜伯拉專(zhuān)家分享調節閥填料泄漏問(wèn)題

發(fā)布于:2022/5/31 10:00:00 點(diǎn)擊量:74

1 引言

控制閥是自動(dòng)控制系統的終端控制元件之一,由于化工裝置中,存在許多高溫、高壓工況,有些介質(zhì)具有較強的腐蝕性和毒性,且易燃易爆,當閥門(mén)填料泄漏時(shí),不僅造成原材料的浪費,而且對環(huán)境也會(huì )造成嚴重污染,甚至引起火災、爆炸、中毒等危害生命的安全事故。因此,控制閥填料泄漏問(wèn)題應引起足夠的重視,在設計選型中合理選用密封填料是非常重要的。針對控制閥的填料密封,結合多年的工作經(jīng)驗和相關(guān)資料,通過(guò)對控制閥填料函結構形式分析,介紹聚四氟乙烯和柔性石墨填料的特性及應用場(chǎng)合,并對合理地選擇控制閥的填料進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2 控制閥填料作用和分類(lèi)

控制閥閥門(mén)部分由閥的內件和閥體組成,閥的內件包括閥芯、閥桿、填料函和上閥蓋等,其中填料函部件用于對閥桿的密封,是用彈性方法防止工藝介質(zhì)通過(guò)往復式或轉動(dòng)式運動(dòng)而在閥桿表面產(chǎn)生泄漏,它是閥體不可分割的一部分,閥門(mén)的閥桿密封幾乎都是利用填料函來(lái)實(shí)現的。

控制閥填料是動(dòng)密封的填充材料,一般裝在上閥蓋的填料函中,其作用是阻止被控介質(zhì)因閥桿運動(dòng)而引起的泄漏。V:swfb520

常用的填料按材質(zhì)主要分為兩大類(lèi):聚四氟乙烯和柔性石墨。

2.1 聚四氟乙烯(PTFE)

聚四氟乙烯(PTFE)是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物,具有優(yōu)良的化學(xué)穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化能力。其抗腐蝕能力甚至超過(guò)了玻璃、陶瓷,即使對強酸、強堿、強氧化劑也有很好的抗腐蝕能力,是一種理想的密封材料。但其耐溫性能差,聚四氟乙烯在200°以上開(kāi)始極微量的裂解,受壓、受熱一蠕變,而影響密封性能,且不適用于熔融的堿液或氟化物場(chǎng)合。常用的聚四氟乙烯填料有:

(1)聚四氟乙烯成型織裝填料:它是采用聚四氟乙烯散裝編織壓制而成,是一種開(kāi)口材料,柔韌性好,持久耐用,密封效果好,更換方便,是應用最廣泛的一種材料。

(2)V型聚四氟乙烯填料:一般用聚四氟乙烯棒料車(chē)削加工而成,填料結構呈V型,在兩端壓緊情況下,由于聚四氟乙烯的摩擦系數小,有潤滑作用,密封性能好等優(yōu)點(diǎn)。V型填料環(huán)的特點(diǎn)是:在閥內介質(zhì)的壓力作用下,填料外圈的唇邊在張開(kāi)時(shí),始終緊貼填料函內壁,實(shí)現靜密封。同樣在壓力作用下,填料內圈的唇邊在張開(kāi)時(shí),始終緊貼閥桿保證動(dòng)密封,這樣即使閥桿上下運動(dòng),同樣都能保證密封性。

(3)四氟-石墨填料:通過(guò)加入部分玻璃纖維、石墨、二硫化鉬,以提高聚四氟乙烯抗蠕變和導熱性能,但硬度變大,耐腐蝕能力下降,密封性能下降。

2.2 柔性石墨

柔性石墨材料屬于非纖維質(zhì)材料,它是把天然鱗片石墨中的雜質(zhì)除去。再經(jīng)強氧化混合酸處理后成為氧化石墨。氧化石墨受熱分解放出二氧化碳,體積急劇膨脹,變成了質(zhì)地疏松、柔軟而又有韌性的柔性石墨。是一種壽命長(cháng)、密封性能好的材料。

2.2.1 特點(diǎn)

(1)有優(yōu)異的耐熱性和耐寒性。柔性石墨從-250℃度的超低溫到+600℃度高溫,其物理性質(zhì)幾乎沒(méi)有什么變化;

(2)有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性。柔性石墨除在硝酸、濃硫酸等強氧化性介質(zhì)中有腐蝕外,在其他酸、堿和溶劑中幾乎沒(méi)有腐蝕;

(3)有良好的自潤滑性。柔性石墨同天然石墨一樣,當受外力作用,容易產(chǎn)生滑動(dòng),因而具有自潤滑性,密封性能好;

(4)因其多孔因其多孔疏松而又卷曲,故其回彈性柔韌性好。當軸或軸套因制造、安裝等存在偏心而出現徑向圓跳動(dòng)時(shí),具有足夠的浮動(dòng)性能,即使石墨出現裂紋,也能很好密合,從而保證帖合緊密,防止泄漏。

2.2.2 石墨填料種類(lèi)

(1)絲狀或編織狀:這種填料彈性好更能包住閥桿并凈化閥桿表面。編織狀石墨填料可克服其他類(lèi)型石墨填料由于磨損而造成的泄漏,但編織狀石墨填料由于絲狀結構導致空隙,從而易滲透。

(2)片狀石墨:用若干片石墨板壓制而成的填料環(huán),其紋理和閥桿表面相垂直,形成方形斷面,因此流體不易滲透,但它也減少了軸向壓力與徑向壓力的比值,需用更大的壓緊力才能密封。

(3)彎片狀石墨:其紋理與閥桿軸向平行,用若干個(gè)石墨片加工而成。彎片狀石墨在壓制時(shí)的壓力比它工作時(shí)的壓力高得多,因此它在填料函中不會(huì )再收縮。高溫時(shí)由其原理可知容易滲透。但由于加工容易,價(jià)格低廉,目前被廣泛采用。



3 填料泄漏的主要原因

控制閥在現場(chǎng)實(shí)際使用中發(fā)生填料泄漏的原因多種的樣,在現場(chǎng)維護應針對閥門(mén)的實(shí)際使用情況進(jìn)行具體分析、判斷,進(jìn)而從根本上消除泄漏產(chǎn)生的原因,解決安全隱患。根據發(fā)生泄漏的規律,歸納起來(lái)主要原因有以下幾種:

(1)填料材質(zhì)、類(lèi)型選用不妥:如在150℃-200℃工況選用四氟填料,填料在臨界工況下長(cháng)時(shí)間工作會(huì )發(fā)生微小蠕變,受高壓介質(zhì)作用填料密封性能下降;又如液氨、焦油、燃料等滲透性強的介質(zhì)選用了織狀型填料,這些情況受高溫高壓介質(zhì)影響,易產(chǎn)生泄漏。

(2)填料安裝方法不當:填料裝入填料函后,經(jīng)壓蓋對其施加軸向壓力,由于填料的塑性,使其產(chǎn)生徑向力,并與閥桿緊密接觸,如填料在安裝中上緊下松,受力不勻,使這種接觸非常不均勻,有的部分接觸松,甚至沒(méi)接觸上,造成填料泄漏。

(3)控制閥在使用過(guò)程中,閥桿同填料之間存在著(zhù)相對運動(dòng),這個(gè)運動(dòng)叫軸向運動(dòng)。使用過(guò)程中,隨著(zhù)高溫、高壓和滲透性強的流體介質(zhì)的影響,控制閥填料函也是發(fā)生泄漏現象較多的部位。造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏,對于紡織填料還會(huì )出現滲漏(壓力介質(zhì)沿著(zhù)填料纖維之間的微小縫隙向外泄漏)。閥桿與填料間的界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰減,填料自身老化、失去彈性等原因引起的,這時(shí)壓力介質(zhì)就會(huì )沿著(zhù)填料與閥桿之間的接觸間隙向外泄漏。

(4)控制閥頻繁動(dòng)作、閥桿彎曲、磨損、腐蝕、光潔度下降造成填料磨損而泄漏。

(5)控制閥在使用工況發(fā)生變化,如在裝置開(kāi)車(chē)升溫過(guò)程中,控制閥有冷態(tài)到熱態(tài)過(guò)程中,熱態(tài)介質(zhì)變化大,閥桿受熱膨脹作用影響,使填料間隙變大,填料泄漏嚴重。

(6)填料壓蓋不緊,偏斜,或控制閥臥式安裝,會(huì )造成閥桿與填料接觸不好,間隙過(guò)大或過(guò)小。

4 防止填料泄漏對策

(1)為使填料裝入方便,在填料函頂端倒角,在填料函底部放置耐沖蝕的間隙適當的金屬保護環(huán)(與填料的接觸面不能為斜面),以防止填料被介質(zhì)壓力推出。V:swfb520

(2)提高閥桿和填料函表面精度、光潔度。如果各種可動(dòng)部件之間的摩擦系數之和為零,則作用在填料壓蓋的力就能均勻地傳遞到整個(gè)填料上,無(wú)任何衰減??蓪?shí)際摩擦力總和是存在的,不可能為零,作用在填料上的徑向力就隨著(zhù)距壓蓋距離增減而減少,摩擦力越大,壓力衰減越大。被密封的壓力一旦超過(guò)填料上的作用力,就開(kāi)始泄漏。因此在維修時(shí)閥桿與填料函不能有劃痕、點(diǎn)蝕和磨損,光潔度要好。

(3)選用合適的材料,必須具有抵抗溫度變化的能力,有抗蠕變,抗松弛及抗氧化的能力。一般情況下,條件滿(mǎn)足優(yōu)先選用四氟,不滿(mǎn)足時(shí)選石墨。也可以選用混合填料:一是石墨填料和四氟填料混合使用;二是O型環(huán)和V型填料混合使用。滲透性強的介質(zhì)可選用石墨填料。

(4)裝填料時(shí),應一圈一圈加,并用壓具逐一壓緊,壓牢,使填料受力均勻。開(kāi)口填料應上下錯開(kāi)90°或120°放置,填料加入圈數應以沒(méi)有外漏為適宜。加少了填料壓蓋會(huì )進(jìn)入填料函中,易造成泄漏。

(5)對于彈簧作用作用的聚四氟乙烯填料,壓蓋螺絲應均與對稱(chēng)擰緊,不能偏斜。其他類(lèi)型填料不必要擰得太緊,以不漏為止。

(6)新閥或剛檢修的控制閥在投用后,應檢查填料有無(wú)泄漏,如有泄漏要及時(shí)處理,以防填料泄漏越來(lái)越大。

5 使用中應注意的問(wèn)題

(1)成型填料切斷時(shí)用45°切口,安裝時(shí)每圈切口相錯90°或120°。

(2)在高壓下使用聚四氟乙烯成型填料,要注意冷流特性。

(3)柔性石墨環(huán)單獨使用,密封效果不好,應與石墨編織填料組合使用。

(4)石墨填料不能用于強氧化劑,如濃硫酸、濃硝酸等介質(zhì)。

(5)填料函的尺寸精度、表面粗糙度,閥桿尺寸精度和表面粗糙度,是影響成型填料密封性的關(guān)鍵。

6 結束語(yǔ)

在多年的現場(chǎng)實(shí)際應用中,控制閥發(fā)生填料泄漏原因多種多樣,只要我們勤于觀(guān)察、對泄漏產(chǎn)生的原因認真分析,填料泄漏的問(wèn)題還是能夠消除的;但是也應該看到,有些控制閥產(chǎn)生填料泄漏的原因比較復雜、泄漏的因素較多,還需要在今后的實(shí)踐工作中不斷分析、探索。


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