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調節閥填料泄漏的主要原因和對策!

發布時(shi)間:2021-05-31 瀏覽(lan)量(liang):1379

引言

        控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)閥是(shi)自動控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統的(de)(de)(de)終端(duan)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)元件之(zhi)一(yi),由于化工裝(zhuang)置中,存在許多(duo)高(gao)溫、高(gao)壓工況(kuang),有(you)些(xie)介質具有(you)較強的(de)(de)(de)腐蝕性(xing)和(he)毒性(xing),且易(yi)燃(ran)易(yi)爆,當(dang)閥門(men)填(tian)料(liao)泄漏時,不僅(jin)造(zao)成原材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)浪費,而且對(dui)環(huan)境也會造(zao)成嚴重污染,甚(shen)至引(yin)(yin)起火災(zai)、爆炸、中毒等危害生命的(de)(de)(de)安全事故(gu)。因此,控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)閥填(tian)料(liao)泄漏問題(ti)應(ying)引(yin)(yin)起足夠的(de)(de)(de)重視,在設計(ji)選(xuan)型中合(he)理選(xuan)用(yong)密封填(tian)料(liao)是(shi)非常重要(yao)的(de)(de)(de)。針對(dui)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)閥的(de)(de)(de)填(tian)料(liao)密封,結合(he)多(duo)年的(de)(de)(de)工作經驗和(he)相關資料(liao),通過對(dui)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)閥填(tian)料(liao)函結構形式分析,介紹聚四氟乙(yi)烯(xi)和(he)柔性(xing)石墨填(tian)料(liao)的(de)(de)(de)特性(xing)及應(ying)用(yong)場合(he),并對(dui)合(he)理地選(xuan)擇控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)閥的(de)(de)(de)填(tian)料(liao)進(jin)行(xing)簡(jian)單介紹。 

? 控制閥填料作用和分類

控制閥(fa)閥(fa)門(men)部分由(you)閥(fa)的內(nei)件和(he)閥(fa)體組成,閥(fa)的內(nei)件包(bao)括閥(fa)芯、閥(fa)桿、填(tian)料(liao)函(han)和(he)上閥(fa)蓋等,其中填(tian)料(liao)函(han)部件用(yong)于對閥(fa)桿的密(mi)(mi)封(feng),是用(yong)彈性方(fang)法防(fang)止工藝(yi)介質通過往復式(shi)或轉動式(shi)運動而在閥(fa)桿表(biao)面(mian)產生泄漏,它是閥(fa)體不可分割的一(yi)部分,閥(fa)門(men)的閥(fa)桿密(mi)(mi)封(feng)幾乎都是利用(yong)填(tian)料(liao)函(han)來實(shi)現(xian)的。

控制閥填(tian)料是動(dong)密封(feng)的填(tian)充材料,一般(ban)裝(zhuang)在上閥蓋的填(tian)料函中,其作用是阻(zu)止被控介(jie)質因閥桿運動(dong)而引(yin)起的泄(xie)漏。

常用(yong)的填料(liao)按材質主要分為兩(liang)大類:聚四氟乙烯(xi)和柔性(xing)石墨

1 、聚四氟乙烯(PTFE)

聚(ju)四氟乙(yi)烯(xi)(PTFE)是由四氟乙(yi)烯(xi)經聚(ju)合(he)(he)而(er)成的(de)(de)(de)高分子(zi)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物,具有(you)優良(liang)(liang)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)穩定性(xing)、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)、密封性(xing)、高潤滑不粘性(xing)、電(dian)絕緣性(xing)和良(liang)(liang)好(hao)的(de)(de)(de)抗老化(hua)(hua)(hua)(hua)能(neng)(neng)力(li)。其抗腐(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力(li)甚至超(chao)過了(le)玻璃、陶瓷,即(ji)使對強(qiang)酸、強(qiang)堿、強(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)劑也有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)抗腐(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力(li),是一(yi)種理想的(de)(de)(de)密封材料。但其耐(nai)溫性(xing)能(neng)(neng)差,聚(ju)四氟乙(yi)烯(xi)在200°以(yi)上開始(shi)極微量的(de)(de)(de)裂(lie)解,受壓、受熱(re)一(yi)蠕變,而(er)影響密封性(xing)能(neng)(neng),且不適(shi)用于熔融的(de)(de)(de)堿液或(huo)氟化(hua)(hua)(hua)(hua)物場合(he)(he)。常用的(de)(de)(de)聚(ju)四氟乙(yi)烯(xi)填料有(you): ;

(1)聚四氟乙烯成型(xing)織裝填料(liao):它是采用(yong)聚(ju)四氟乙(yi)烯散裝編織(zhi)壓制而成,是一種(zhong)開口(kou)材(cai)料,柔(rou)韌(ren)性好(hao),持久耐(nai)用(yong),密(mi)封效(xiao)果好(hao),更(geng)換(huan)方便,是應用(yong)最廣(guang)泛的一種(zhong)材(cai)料。
(2)V型聚四氟(fu)乙烯填(tian)料:一般用(yong)聚(ju)四(si)氟(fu)乙烯(xi)棒料(liao)車削加工而成,填料(liao)結構呈V型,在兩端壓(ya)緊情況(kuang)下(xia),由(you)于聚(ju)四(si)氟(fu)乙烯(xi)的摩擦系數(shu)小(xiao),有潤滑(hua)作用(yong),密封(feng)性能(neng)好等優點。V型(xing)填料(liao)環的特點是(shi):在閥內介質(zhi)的(de)壓力(li)作用下,填(tian)料外(wai)圈(quan)的(de)唇邊在張開時(shi),始終緊貼(tie)填(tian)料函內壁,實現靜密(mi)封。同樣(yang)(yang)在壓力作用下(xia),填料內圈(quan)的唇邊在張開時(shi),始終(zhong)緊貼(tie)閥(fa)桿保證動密(mi)封,這樣(yang)(yang)即使閥(fa)桿上下(xia)運動,同樣(yang)(yang)都能保證密(mi)封性。 
(3)四氟-石墨填料:通過加入部分玻璃纖維、石(shi)墨(mo)、二硫(liu)化鉬,以提高聚(ju)四氟乙(yi)烯抗蠕變和導熱性能(neng)(neng),但硬度變大,耐(nai)腐蝕能(neng)(neng)力下降,密封(feng)性能(neng)(neng)下降。

2、柔性石墨
   柔性石墨材料屬于非纖維質材料,它是把天然鱗片石墨中的雜質除去。再經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,變成了質地疏松、柔軟而又有韌性的柔性石墨。是一種壽命長、密封性能好的材料。 
 

2.1 特點
(1)有(you)優異的耐(nai)熱性和(he)耐(nai)寒性。柔性石墨從-250℃度的超低溫到+600℃度高溫,其物理性質幾乎沒有什么變化;
(2)有優(you)異的耐化學腐蝕性(xing)。柔性石墨除在硝酸、濃硫酸等強氧化性介質中有腐蝕外,在其他酸、堿和溶劑中幾乎沒有腐蝕;
(3)有(you)良好的自潤滑(hua)性。柔性石墨同天然石墨一樣,當受外力作用,容易產生滑動,因而具有自潤滑性,密封性能好;
(4)因其多孔(kong)因其多孔(kong)疏松而又卷曲,故其回彈性柔韌性好(hao)。當軸或軸套因制造、安裝等存在偏心而出現徑向圓跳動時,具有足夠的浮動性能,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 石墨填料種類 
(1)絲狀(zhuang)或編織(zhi)狀(zhuang):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(zhuang)石(shi)墨:用若干片石墨板壓制而成的填料環,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,用若干個石墨片加工而成。彎片狀石墨在壓制時的壓力比它工作時的壓力高得多,因此它在填料函中不會再收縮。高溫時由其原理可知容易滲透。但由于加工容易,價格低廉,目前被廣泛采用。 

?填料泄漏的主要原因

控制閥在現場實際使用中發生填料泄漏的原因多種的樣,在現場維護應針對閥門的實際使用情況進行具體分析、判斷,進而從根本上消除泄漏產生的原因,解決安全隱患。根據發生泄漏的規律,歸納起來主要原因有以下幾種:

(1)填(tian)料(liao)材質、類型選用不妥:如在150℃-200℃工況選用四氟填料,填料在臨界工況下長時間工作會發生微小蠕變,受高壓介質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選用了織狀型填料,這些情況受高溫高壓介質影響,易產生泄漏。 

(2)填料安裝方法不當:填料裝入填料函后,經壓蓋對其施加軸向壓力,由于填料的塑性,使其產生徑向力,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,甚至沒接觸上,造成填料泄漏。

(3)控制閥在使用過程中,閥桿同填料之間存在著相對運動,這個運動叫軸向運動。使用過程中,隨著高溫、高壓(ya)和滲(shen)透性強的(de)流體(ti)介(jie)質的(de)影響,控制閥填(tian)(tian)(tian)料函也是發生泄(xie)漏現象較多的(de)部(bu)位。造成(cheng)填(tian)(tian)(tian)料泄(xie)漏的(de)主要原因是界(jie)面泄(xie)漏,對(dui)于紡織填(tian)(tian)(tian)料還會(hui)出現滲(shen)漏(壓(ya)力介(jie)質沿著填(tian)(tian)(tian)料纖維之間(jian)的(de)微小縫隙向外(wai)泄(xie)漏)。閥桿與填(tian)(tian)(tian)料間(jian)的(de)界(jie)面泄(xie)漏是由于填(tian)(tian)(tian)料接觸壓(ya)力的(de)逐(zhu)漸(jian)衰減,填(tian)(tian)(tian)料自身(shen)老化、失去彈(dan)性等原因引起的(de),這時(shi)壓(ya)力介(jie)質就(jiu)會(hui)沿著填(tian)(tian)(tian)料與閥桿之間(jian)的(de)接觸間(jian)隙向外(wai)泄(xie)漏。 

(4)控制閥頻繁動作、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生變化如在裝置開車升溫過程中,控制閥有冷態到熱態過程中,熱態介質變化大,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(fa)臥式安裝,會造成閥(fa)桿與填(tian)料接觸不好(hao),間隙過(guo)大(da)或過(guo)小。

? 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(與填料的接觸面不能為斜面),以防止填料被介質壓力推出。

(2)提高閥桿和填料函表面精度、光潔度。如果各種可動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填料上,無任何衰減。可實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填料上的作用力,就開始泄漏。因此在維修時閥桿與填料函不能有劃痕、點蝕和磨損,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,條件滿足優先選用四氟,不滿足時選石墨。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型環和V型填料混合使用。滲透性強的介質可選用石墨填料。

(4)裝填料時,應一圈一圈加,并用壓具逐一壓緊,壓牢,使填料受力均勻。開口填料應上下錯開90°或120°放置,填料加入圈數應以沒有外漏為適宜。加少了填料壓蓋會進入填料函中,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擰緊,不能偏斜。其他類型填料不必要擰得太緊,以不漏為止。 

(6)新閥或剛檢修(xiu)的控制閥在投用后(hou),應(ying)檢查填料(liao)有無泄(xie)漏,如有泄(xie)漏要及時(shi)處理,以防填料(liao)泄(xie)漏越(yue)來越(yue)大(da)。

? 使用中應注意的問題

(1)成型(xing)填料切(qie)斷時(shi)用45°切(qie)口,安(an)裝(zhuang)時(shi)每(mei)圈(quan)切(qie)口相錯90°或120°。

(2)在高壓下使用聚四(si)氟乙(yi)烯(xi)成型填料,要注意冷流特性。 

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

(4)石墨填料(liao)不能(neng)用于強氧化劑,如(ru)濃硫酸(suan)、濃硝酸(suan)等介質(zhi)。

(5)填料(liao)函的尺(chi)寸精(jing)度(du)(du)、表(biao)面粗糙度(du)(du),閥桿尺(chi)寸精(jing)度(du)(du)和表(biao)面粗糙度(du)(du),是影響(xiang)成型填料(liao)密封性的關鍵。 

? 結束語

     在多年的(de)現場(chang)實(shi)(shi)際應用(yong)中,控(kong)制閥(fa)(fa)發生填(tian)料(liao)泄(xie)漏原因(yin)多種(zhong)多樣,只(zhi)要我們勤(qin)于(yu)觀察、對泄(xie)漏產生的(de)原因(yin)認真分析,填(tian)料(liao)泄(xie)漏的(de)問題還是能夠消(xiao)除(chu)的(de);但是也應該看到(dao),有些控(kong)制閥(fa)(fa)產生填(tian)料(liao)泄(xie)漏的(de)原因(yin)比(bi)較(jiao)復雜、泄(xie)漏的(de)因(yin)素(su)較(jiao)多,還需要在今后的(de)實(shi)(shi)踐工(gong)作中不斷分析、探索。



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