控制閥是自動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,有些介質具有較強的腐蝕性和毒性,且易燃易爆,當閥門填料泄漏時,不僅造成原材料的浪費,而且對環境也會造成嚴重污染,甚至引起火災、爆炸、中毒等危害生命的安全事故。控制閥閥門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...
控制閥(fa)填(tian)料老泄(xie)漏怎么辦(ban)?
1、引言
控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)是(shi)(shi)自(zi)動控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統的(de)(de)終端控(kong)制(zhi)(zhi)元件之一,由于化工(gong)裝置中(zhong),存(cun)在許多(duo)高(gao)溫、高(gao)壓(ya)工(gong)況(kuang),有些介(jie)質(zhi)具有較強(qiang)的(de)(de)腐(fu)蝕性(xing)和(he)毒性(xing),且易燃易爆,當 閥(fa)(fa)門填(tian)料(liao)(liao)泄漏時(shi),不僅造成(cheng)原材料(liao)(liao)的(de)(de)浪費,而且對(dui)環境(jing)也會造成(cheng)嚴重(zhong)污染,甚至引起火災、爆炸、中(zhong)毒等危害生命的(de)(de)安(an)全(quan)事故(gu)。因此,控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)填(tian)料(liao)(liao)泄漏問題應引起足(zu)夠的(de)(de)重(zhong)視,在設計選(xuan)型中(zhong)合(he)理選(xuan)用密(mi)封填(tian)料(liao)(liao)是(shi)(shi)非(fei)常重(zhong)要的(de)(de)。針對(dui)控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)的(de)(de)填(tian)料(liao)(liao)密(mi)封,結合(he)多(duo)年(nian)的(de)(de)工(gong)作經驗(yan)和(he)相關資料(liao)(liao),通過對(dui)控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)填(tian)料(liao)(liao)函(han)結構形式分析,介(jie)紹聚四氟乙烯和(he)柔性(xing)石墨填(tian)料(liao)(liao)的(de)(de)特性(xing)及應用場合(he),并對(dui)合(he)理地選(xuan)擇控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)的(de)(de)填(tian)料(liao)(liao)進行(xing)簡單(dan)介(jie)紹。
2、控(kong)制(zhi)閥填(tian)料作(zuo)用和分類
控制閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa):閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)部分由閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)內(nei)件(jian)(jian)和(he)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)組成,閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)內(nei)件(jian)(jian)包括閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)芯、閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)桿、填料函(han)和(he)上閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)蓋(gai)等(deng),其(qi)中填料函(han)部件(jian)(jian)用于(yu)對閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)桿的(de)密封(feng),是(shi)用彈性(xing)方法防(fang)止(zhi)工(gong)藝介質通過往復(fu)式(shi)或轉動式(shi)運(yun)動而在閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)桿表面產生泄漏,它是(shi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)不(bu)可(ke)分割的(de)一部分,閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)的(de)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)桿密封(feng)幾(ji)乎都是(shi)利(li)用填料函(han)來實現的(de)。
控(kong)制閥填(tian)料(liao)是動密封(feng)的填(tian)充材料(liao),一(yi)般裝在上(shang)閥蓋的填(tian)料(liao)函中,其作用是阻止被控(kong)介質因閥桿運動而(er)引(yin)起的泄漏。
常用的填料(liao)按(an)材質主要(yao)分為(wei)兩大類(lei):聚四氟乙烯(xi)和柔性石墨。
2.1
聚四氟乙烯(PTFE)
聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙烯(xi)(PTFE)是由四(si)氟(fu)(fu)乙烯(xi)經聚(ju)合而(er)成的(de)(de)高分子化(hua)合物(wu),具有(you)優良的(de)(de)化(hua)學穩定性(xing)、耐腐蝕性(xing)、密封(feng)(feng)性(xing)、高潤滑不(bu)粘性(xing)、電(dian)絕緣性(xing)和良好的(de)(de)抗(kang)老化(hua)能(neng)力(li)。其抗(kang)腐蝕能(neng)力(li)甚(shen)至超過(guo)了(le)玻璃、陶瓷,即使(shi)對強(qiang)酸、強(qiang)堿(jian)、強(qiang)氧化(hua)劑也有(you)很好的(de)(de)抗(kang)腐蝕能(neng)力(li),是一種理想的(de)(de)密封(feng)(feng)材料。但其耐溫(wen)性(xing)能(neng)差,聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙烯(xi)在200°以上(shang)開始極微量(liang)的(de)(de)裂解,受壓(ya)、受熱一蠕變,而(er)影響密封(feng)(feng)性(xing)能(neng),且不(bu)適用于熔融的(de)(de)堿(jian)液或氟(fu)(fu)化(hua)物(wu)場合。常(chang)用的(de)(de)聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙烯(xi)填料有(you):
(1)聚四氟(fu)乙烯成型織裝填料(liao):它是(shi)采用聚四氟(fu)乙烯散裝編織壓制而成,是(shi)一種開口材(cai)料(liao),柔(rou)韌性(xing)好,持久耐用,密(mi)封效果好,更換方便,是(shi)應用最廣泛的一種材(cai)料(liao)。
(2)V型(xing)聚四氟(fu)乙烯(xi)填(tian)料:一般(ban)用(yong)聚四氟(fu)乙烯(xi)棒料車削加工而成,填(tian)料結構(gou)呈V型(xing),在(zai)(zai)兩端壓(ya)(ya)緊情況下,由于聚四氟(fu)乙烯(xi)的摩擦系數小,有(you)潤滑(hua)作用(yong),密(mi)封(feng)(feng)(feng)性(xing)能好(hao)等優點(dian)。V型(xing)填(tian)料環的特點(dian)是:在(zai)(zai)閥內(nei)介(jie)質的壓(ya)(ya)力作用(yong)下,填(tian)料外圈的唇邊在(zai)(zai)張(zhang)開(kai)時,始終(zhong)緊貼填(tian)料函內(nei)壁,實現靜密(mi)封(feng)(feng)(feng)。同(tong)(tong)樣在(zai)(zai)壓(ya)(ya)力作用(yong)下,填(tian)料內(nei)圈的唇邊在(zai)(zai)張(zhang)開(kai)時,始終(zhong)緊貼閥桿保(bao)證動(dong)密(mi)封(feng)(feng)(feng),這樣即使閥桿上下運動(dong),同(tong)(tong)樣都能保(bao)證密(mi)封(feng)(feng)(feng)性(xing)。
(3)四(si)氟-石墨填料:通(tong)過加入部分(fen)玻璃(li)纖維、石墨、二硫化(hua)鉬,以提高聚四(si)氟乙烯抗蠕變和導熱(re)性能(neng)(neng),但(dan)硬度(du)變大,耐腐(fu)蝕能(neng)(neng)力下(xia)降,密封性能(neng)(neng)下(xia)降。
2.2
柔(rou)性石墨
柔性石墨材料屬(shu)于非纖維質(zhi)材料,它是把天然鱗(lin)片石墨中的雜質(zhi)除去。再經強氧(yang)化(hua)混合(he)酸處理(li)后(hou)成(cheng)為氧(yang)化(hua)石墨。氧(yang)化(hua)石墨受熱分(fen)解放出二氧(yang)化(hua)碳,體積急劇膨脹,變成(cheng)了質(zhi)地疏松、柔軟(ruan)而(er)又有韌性的柔性石墨。是一種(zhong)壽命長、密封性能好的材料。
2.2.1 特點
(1)有優異的耐熱性(xing)和耐寒性(xing)。柔性(xing)石墨從-250℃度的超低(di)溫(wen)到(dao)+600℃度高溫(wen),其物理性(xing)質(zhi)幾乎沒(mei)有什么(me)變化(hua);
(2)有優異(yi)的耐化學腐蝕性。柔性石墨除在(zai)硝酸(suan)(suan)、濃硫酸(suan)(suan)等強氧化性介(jie)質中(zhong)(zhong)有腐蝕外,在(zai)其他(ta)酸(suan)(suan)、堿(jian)和溶劑中(zhong)(zhong)幾乎沒有腐蝕;
(3)有良好(hao)的自潤滑(hua)性(xing)。柔性(xing)石(shi)墨(mo)同天(tian)然(ran)石(shi)墨(mo)一樣,當(dang)受外(wai)力作(zuo)用,容(rong)易產生滑(hua)動,因而具(ju)有自潤滑(hua)性(xing),密封(feng)性(xing)能好(hao);
(4)因其多(duo)孔(kong)因其多(duo)孔(kong)疏松而又卷(juan)曲(qu),故其回(hui)彈性(xing)柔(rou)韌性(xing)好。當軸或軸套因制造、安(an)裝等存在偏心(xin)而出現徑向(xiang)圓跳動(dong)時,具(ju)有足(zu)夠的浮動(dong)性(xing)能,即(ji)使石墨(mo)出現裂紋,也能很好密(mi)合(he),從而保(bao)證(zheng)帖合(he)緊密(mi),防止(zhi)泄漏。
2.2.2 石(shi)墨(mo)填(tian)料種類
(1)絲狀(zhuang)或編(bian)織狀(zhuang):這種填料(liao)彈性(xing)好更能包住(zhu)閥(fa)桿并凈(jing)化閥(fa)桿表(biao)面。編(bian)織狀(zhuang)石墨(mo)填料(liao)可克服其他(ta)類型石墨(mo)填料(liao)由于(yu)磨損而造(zao)成(cheng)的泄漏,但編(bian)織狀(zhuang)石墨(mo)填料(liao)由于(yu)絲狀(zhuang)結構導致(zhi)空隙,從(cong)而易滲透(tou)。
(2)片(pian)(pian)狀石(shi)墨:用(yong)若干片(pian)(pian)石(shi)墨板壓(ya)(ya)(ya)制而成(cheng)的填料環(huan),其紋(wen)理和閥桿(gan)表面(mian)相垂直,形成(cheng)方(fang)形斷面(mian),因(yin)此(ci)流體(ti)不易滲透,但它也減少了軸向壓(ya)(ya)(ya)力(li)與徑向壓(ya)(ya)(ya)力(li)的比值(zhi),需用(yong)更大的壓(ya)(ya)(ya)緊力(li)才能密封(feng)。
(3)彎片(pian)狀(zhuang)石(shi)墨(mo):其紋(wen)理(li)與閥桿軸(zhou)向平行,用(yong)(yong)若干個(ge)石(shi)墨(mo)片(pian)加工(gong)而(er)成。彎片(pian)狀(zhuang)石(shi)墨(mo)在(zai)壓制時的壓力比它(ta)工(gong)作時的壓力高得多,因此它(ta)在(zai)填料函(han)中不會再收縮。高溫(wen)時由其原理(li)可知容(rong)易(yi)滲透。但(dan)由于加工(gong)容(rong)易(yi),價格低(di)廉,目前被廣泛采用(yong)(yong)。
3、填料泄漏(lou)的主要原因
控制閥(fa)在現(xian)場實際(ji)使(shi)(shi)用(yong)中(zhong)發生填(tian)料泄漏的(de)(de)原(yuan)因多種的(de)(de)樣,在現(xian)場維護應針(zhen)對閥(fa)門的(de)(de)實際(ji)使(shi)(shi)用(yong)情(qing)況進行(xing)具體分析、判斷,進而從(cong)根本上(shang)消(xiao)除泄漏產生的(de)(de)原(yuan)因,解決安全(quan)隱(yin)患。根據發生泄漏的(de)(de)規(gui)律(lv),歸(gui)納起來主要原(yuan)因有以下幾種:
(1)填料材質、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(liao)安(an)裝方法(fa)不(bu)當:填料(liao)裝入填料(liao)函后,經壓(ya)蓋對其(qi)施(shi)加軸向(xiang)壓(ya)力(li),由于填料(liao)的塑(su)性(xing),使其(qi)產生徑向(xiang)力(li),并(bing)與閥桿緊(jin)密接觸(chu),如填料(liao)在安(an)裝中(zhong)上(shang)緊(jin)下松,受力(li)不(bu)勻,使這種接觸(chu)非(fei)常不(bu)均勻,有的部(bu)分接觸(chu)松,甚至(zhi)沒(mei)接觸(chu)上(shang),造成填料(liao)泄漏。
(3)控制閥(fa)在使用過(guo)程中(zhong),閥(fa)桿(gan)同填(tian)料(liao)(liao)(liao)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)存在著相對運動(dong),這個運動(dong)叫軸向(xiang)運動(dong)。使用過(guo)程中(zhong),隨著高(gao)溫、高(gao)壓(ya)和滲(shen)透性(xing)強的流體介質(zhi)的影響,控制閥(fa)填(tian)料(liao)(liao)(liao)函也是(shi)發生泄(xie)漏(lou)現(xian)象較(jiao)多的部位(wei)。造成填(tian)料(liao)(liao)(liao)泄(xie)漏(lou)的主要原因(yin)是(shi)界面泄(xie)漏(lou),對于(yu)紡織填(tian)料(liao)(liao)(liao)還會(hui)出現(xian)滲(shen)漏(lou)(壓(ya)力介質(zhi)沿(yan)著填(tian)料(liao)(liao)(liao)纖(xian)維之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的微(wei)小縫隙向(xiang)外(wai)(wai)泄(xie)漏(lou))。閥(fa)桿(gan)與填(tian)料(liao)(liao)(liao)間(jian)(jian)(jian)的界面泄(xie)漏(lou)是(shi)由于(yu)填(tian)料(liao)(liao)(liao)接觸壓(ya)力的逐漸衰減,填(tian)料(liao)(liao)(liao)自身(shen)老化、失去彈性(xing)等原因(yin)引起(qi)的,這時壓(ya)力介質(zhi)就會(hui)沿(yan)著填(tian)料(liao)(liao)(liao)與閥(fa)桿(gan)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的接觸間(jian)(jian)(jian)隙向(xiang)外(wai)(wai)泄(xie)漏(lou)。
(4)控制閥(fa)頻繁(fan)動作(zuo)、閥(fa)桿(gan)彎(wan)曲(qu)、磨(mo)損(sun)、腐蝕、光潔度(du)下降造(zao)成填料磨(mo)損(sun)而泄漏。
(5)控制閥在使(shi)用工況(kuang)發生變化(hua),如在裝(zhuang)置(zhi)開車(che)升溫過(guo)程(cheng)中(zhong),控制閥有冷態(tai)(tai)到熱態(tai)(tai)過(guo)程(cheng)中(zhong),熱態(tai)(tai)介質變化(hua)大(da),閥桿受熱膨(peng)脹作用影響,使(shi)填(tian)料(liao)間隙變大(da),填(tian)料(liao)泄漏嚴(yan)重(zhong)。
(6)填料壓(ya)蓋不(bu)緊,偏(pian)斜,或(huo)控制閥臥式安裝,會造成閥桿與填料接觸不(bu)好,間隙過大或(huo)過小。
4、防止填料泄漏對策(ce)
(1)為使填料(liao)裝入方便,在(zai)(zai)填料(liao)函頂(ding)端倒角,在(zai)(zai)填料(liao)函底部(bu)放置耐沖蝕(shi)的(de)(de)間隙適當的(de)(de)金屬保護環(huan)(與填料(liao)的(de)(de)接觸面(mian)不能(neng)為斜(xie)面(mian)),以防止填料(liao)被(bei)介質(zhi)壓力(li)推(tui)出。
(2)提高閥桿(gan)和(he)填(tian)(tian)料函(han)表面精度(du)、光潔度(du)。如果各種可(ke)動部件(jian)之間的(de)摩擦系(xi)數之和(he)為零,則作用在填(tian)(tian)料壓蓋的(de)力(li)就(jiu)能均勻(yun)地傳遞到整個填(tian)(tian)料上(shang),無任何衰(shuai)減(jian)。可(ke)實(shi)際摩擦力(li)總和(he)是存在的(de),不可(ke)能為零,作用在填(tian)(tian)料上(shang)的(de)徑(jing)向力(li)就(jiu)隨著距(ju)壓蓋距(ju)離增減(jian)而減(jian)少,摩擦力(li)越(yue)大,壓力(li)衰(shuai)減(jian)越(yue)大。被密封的(de)壓力(li)一旦超過填(tian)(tian)料上(shang)的(de)作用力(li),就(jiu)開始泄(xie)漏。因此(ci)在維(wei)修(xiu)時閥桿(gan)與(yu)填(tian)(tian)料函(han)不能有劃痕、點蝕和(he)磨損,光潔度(du)要好。
(3)選(xuan)用(yong)(yong)合適的材料(liao),必須具有抵抗(kang)(kang)溫(wen)度變化的能(neng)力(li),有抗(kang)(kang)蠕變,抗(kang)(kang)松弛及抗(kang)(kang)氧(yang)化的能(neng)力(li)。一般情況下,條件滿足(zu)優先選(xuan)用(yong)(yong)四(si)氟(fu),不滿足(zu)時選(xuan)石(shi)墨(mo)。也可(ke)以(yi)選(xuan)用(yong)(yong)混(hun)合填(tian)料(liao):一是(shi)石(shi)墨(mo)填(tian)料(liao)和(he)四(si)氟(fu)填(tian)料(liao)混(hun)合使用(yong)(yong);二(er)是(shi)O型(xing)環和(he)V型(xing)填(tian)料(liao)混(hun)合使用(yong)(yong)。滲透性(xing)強的介質可(ke)選(xuan)用(yong)(yong)石(shi)墨(mo)填(tian)料(liao)。
(4)裝填(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)時,應一圈一圈加,并用壓(ya)具逐一壓(ya)緊,壓(ya)牢,使(shi)填(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)受(shou)力(li)均勻。開口填(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)應上下錯開90°或120°放置,填(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)加入圈數應以沒有外漏為適宜。加少了填(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)壓(ya)蓋會進(jin)入填(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)函(han)中,易造成泄漏。
(5)對于彈簧作用作用的聚四氟乙烯填料(liao),壓蓋(gai)螺絲(si)應均與對稱(cheng)擰緊,不能偏斜。其他類(lei)型(xing)填料(liao)不必要擰得(de)太緊,以不漏為止(zhi)。
(6)新閥或剛檢修(xiu)的控制閥在投用后,應檢查填料有(you)無泄(xie)漏(lou)(lou),如有(you)泄(xie)漏(lou)(lou)要及時處(chu)理(li),以防填料泄(xie)漏(lou)(lou)越來越大。
5、使用中應(ying)注意的問題
(1)成型填料(liao)切斷時(shi)用45°切口,安裝時(shi)每(mei)圈切口相錯90°或(huo)120°。
(2)在(zai)高壓下(xia)使(shi)用聚四氟乙烯成型填料,要注意冷流特性。
(3)柔性(xing)石墨(mo)環單獨使用,密封效果不好,應與石墨(mo)編織填料(liao)組合使用。
(4)石墨填料不能(neng)用于強(qiang)氧化(hua)劑,如(ru)濃硫酸、濃硝酸等介質(zhi)。
(5)填(tian)料函的(de)尺寸精(jing)度(du)(du)(du)、表(biao)面粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)(du),閥桿尺寸精(jing)度(du)(du)(du)和表(biao)面粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)(du),是影(ying)響成型填(tian)料密封性(xing)的(de)關(guan)鍵。
6、結束語(yu)
在多(duo)年(nian)的(de)現場(chang)實(shi)際應用(yong)中,控制閥發生填料(liao)泄漏(lou)原因多(duo)種多(duo)樣(yang),只要我們勤于觀察、對(dui)泄漏(lou)產(chan)生的(de)原因認真(zhen)分(fen)析,填料(liao)泄漏(lou)的(de)問題還是能夠消(xiao)除的(de);但是也(ye)應該看到,有些控制閥產(chan)生填料(liao)泄漏(lou)的(de)原因比較(jiao)復雜、泄漏(lou)的(de)因素(su)較(jiao)多(duo),還需要在今后的(de)實(shi)踐工作中不斷分(fen)析、探索。