调节阀填料密封的原理与实际应用

调节阀填料密封的原理与实际应用

王小玲

吴忠仪表有限责任公司吴忠宁夏751100

摘要：调节阀在石油化工中有着极为重要的地位和作用。按照压缩填料密封原理，探讨了阀杆填料密封的不足之处，找出了阀杆填料密封的影响因素，并提出了预防措施。

关键词：调节阀；填料密封；阀杆

引言

在每年的阀门故障处理中，阀杆填料密封件的泄漏占相当大的比例。阀杆填料密封泄漏导致介质泄漏。易燃、易爆或有毒有害介质泄漏，易发生火灾、爆炸、中毒和人身伤害。介质的外部泄漏污染环境，给人们带来健康、生命安全等方面的伤害。泄漏对安全生产构成严重威胁，甚至引起装置计划外停车现象，严重制约企业经济效益的提升。本文就此展开了分析。

1阀杆填料问题

如果要让填料密封有所保证，就需要借助填料压盖的作用，使之加强对填料的预紧比压。而针对摩擦系数以及填料高度都比较大的情形，也应该像这样进行。这能够导致较大摩擦阻力，同时让阀杆与填料磨损的速度加快。填料由于具备应力松弛特性，导致其径向比压以及压盖预紧比压都会因时间的变化而慢慢降低，从而使阀杆的填料密封失去效果。所以，怎样依靠阀杆填料结构的改进来使填料压盖的周期与使用寿命得到合理调整是非常重要的问题。现阶段，通常依靠弹簧加载来对填料应力松弛进行补偿。当填料函装上填料以后，利用压盖螺丝来完成压紧操作。而填料在进行轴向压缩时，因为弹性与塑性变形的缘故，也会出现径向力，从而让填料同阀杆、填料函壁等接触得比较紧密。如果阀杆和填料处于相对运动的状态，则填料里面的润滑剂将会被挤出来并且形成油膜，让填料同阀杆间产生边界润滑的状态，从而使填料同阀杆磨损有效地减少。而这类边界润滑的状态并不是很均匀，所以也叫做“轴承效应”。填料同阀杆间存在着接触深度，当二者作相对运动的时候，就可能出现微小且不是很规则的间隙，让二者在接触深度方面存在着不规则“迷宫”情况。这对介质的泄漏存在着一定的阻止作用，所以这种作用也被叫做“迷宫效应”。当填料处于阀杆运动当中时，借助其回弹性与可塑性，使运动间隙被填补起来，从而让“迷宫效应”持续下去。“迷宫效应”已经“轴承效应”属于填料密封维持的基本原理。所以，填料密封要得到保证，润滑以及预紧力就需要有所保证。

2减少填料泄漏的对策

2.1合理地改进填料结构

对于传统填料而言，它属于压实的，会随时间变化而产生磨损，而且缺乏弹性来进行合理补偿。所以，应当对填料压盖进行合理调整。假如缺少弹簧加载，那么填料在使用当中被压实，填料上作用的压缩载荷就会出现快速降低的情况。在使用弹簧加载之后，弹簧中总应变能就能够升至前者的20倍到25倍。所以，填料在使用当中被压实，卸载弹簧。

2.2填料类型选择

过去，我国的密封填料采用石棉填料。由于采用石棉材料，应力松弛大，容易发生泄漏。另外，不仅摩擦系数较大、能耗较高、容易出现磨损等，而且随着温度的升高，石棉制品的逐渐增加，纤维强度也会降低。同时，如果毛细血管纤维被吸入呼吸系统，对人体的危害极大。中国已开始禁止石棉产品的使用，并建议使用非石棉产品。

2.2.1柔性石墨填料

由于石墨材料具有温度范围宽（-200～600°C）、耐酸性强、碱腐蚀性强等特点，具有回弹系数高、自润滑性好、摩擦系数低、阀杆磨损小、石墨填料填充容易、填充容易等特点。易于安装和拆卸，因此柔性石墨填料适用于广泛的应用。其缺点是强度低，易碎。

2.2.2膨胀聚四氟乙烯填料

具有化学稳定性好、抗老化等优点。它扩大了温度范围，提高了机械强度，具有多孔性、透气性和高韧性。它很容易装载，也可能磨损在磨损的阀杆上。良好的密封效果。

2.3填料形式的改进

采用V型填料，填料函的轴向压力和介质压力可比标准方截面填料更有效地利用，在较小的填料函压力作用下可获得良好的密封性能。

3实际应用中影响阀杆密封的因素

3.1维护因素长期存放在仓库阀门内，填料经风干变硬变干。因此，维修人员在使用前必须将其浸入油中才能密封。

3.2维护原因

3.2.1如果操作不正常，在更换填料时，如果填料函中的剩余填料没有去除，但填料函打开并缠绕在阀杆上，以添加一些新填料。当密封套拧紧时，新填料填料填料的润滑剂渗入原有的残余填料中，使其与阀杆不形成良好的油膜，从而不能提供良好的密封效果，造成泄漏[1]。

3.2.2选用的包装材料窄，形式不合适。

3.2.3维护时，填料加得太多，使压盖压得太紧，使填料失去适当的弹性，将油挤出；填料放置不当，使填料沾有杂质；无需专用工具切割和安装填料；填料装入ST时UFF填料函角不均匀，多环填料填充一次，或整个填料缠绕包装一次，填料压紧一次，使填料函中的填料不被压紧，受力不均匀。这些都降低了填料安装的质量，容易导致阀杆动密封泄漏，缩短了填料的使用寿命，甚至损坏了阀杆。

3.2.4填料上的汽封预紧力过大，阀杆与汽封间隙过小。这些摩擦会导致阀杆磨损和泄漏。

3.3运行因素

当操作人员打开和关闭阀门时，由于阀门生锈或手轮损坏，非常费力。因此，使用管钳或其他工具，且不生锈、润滑，阀杆弯曲或过度损坏。当密封件关闭时，将拉动填料并影响密封件。

4调节阀填料密封应对策略

4.1安装前检查阀杆和填料

（1）填料装置检查填料函、压力套、填料函应清洁、无损坏、腐蚀等缺陷。阀杆、压盖、压力套和填料函应保持在同一轴线上。（2）检查阀杆，检查阀杆的粗糙度、圆柱度和直线度[2]。阀杆表面不得有划痕、剥落、腐蚀和裂纹等缺陷。阀杆与汽封、压力套和填料函孔之间的间隙应符合使用要求。（3）填料检查填料的材质、规格、型号是否符合工艺要求。检查包装表面是否干净整洁。编织填料不得有松散的编织缺陷，开口角度一致（30°或45°）；成型填料不得有划痕、毛边、裂纹等缺陷，其尺寸和精度应符合要求。

4.2安装方面

（1）阀门长期存放，使用前用油浸泡填料。（2）编织填料安装时，应逐根装入填料函。每个环的间隙错开90°或120°，每次压一次，使其均匀。不要多次填充填料，也不要在阀杆周围填充整个填料并按压一次。在安装填料的过程中，每隔1~2圈转动一次阀杆，检查阀杆和填料是否卡滞，影响阀门的开关。（3）选择包装规格时，严禁使用窄宽度。如果没有合适宽度的填料，可以用比填料函大1~2mm的填料代替，但不能用锤子压平，只能用平板或滚筒。均匀地压平填料。（4）填料函基本填满后，用压盖压紧填料。两侧螺栓应对称拧紧，受力均匀。随时检查阀杆与汽封、压力套和填料函之间的间隙，以防出现这种情况。密封套偏压，使填料变平或密封套接触阀杆，并摩擦阀杆[3]。（5）成型填料应从阀杆上端缓慢插入。切口后不允许打开开口。安装时注意防止填料内环被阀杆螺纹划伤。（6）更换填料后，进行试验，检查填料是否过紧，是否影响阀门的开关。采取这些措施后，可以有效地避免调节阀阀杆填料密封的泄漏，延长调节阀的使用寿命。

结束语

总之，研究调节阀阀杆填料密封的泄漏问题具有十分重要的意义。为了解决这一问题，通过对阀杆填料密封的理论分析，找出了影响阀杆填料密封泄漏的原始因素，并提出了提高调节阀填料密封性能的方法。

参考文献：

[1]刘兰，尚洪宝.逸散性泄漏阀门标准分析和密封技术探讨[J].自动化仪表，2018，39（06）：67-70+74.

[2]苏海霞.调节阀用常温密封填料结构分析及改进[J].价值工程，2015，34（14）：146-148.

[3]宋海成.气动调节阀的常见故障及处理方法[J].自动化技术与应用，2015，34（07）：89-92.