高壓角閥填料密封失效原因及結(jié)構(gòu)改進

1、高壓角閥填料密封失效原因及結(jié)構(gòu)改進1現(xiàn)狀和存在的問題在大化肥裝置高壓角閥是尿素工藝裝置上相當(dāng)重要的閥門，這類閥門承受的工況復(fù)雜、壓力高、溫度高、工藝介質(zhì)腐蝕性強等。出現(xiàn) 故障的頻率大，我公司在大修開車運行不久就發(fā)生泄漏， 特別是在近 幾年，大修后運行不久其填料密封就發(fā)生泄漏。 雖然我們在歷年的檢 修中用過不同的填料材質(zhì)和不同的結(jié)構(gòu)形式都不是很理想。為此，我們對高壓角閥結(jié)構(gòu)及原理進行分析，希望找出密封失效的原因和改進 辦法，確保閥門無泄漏運行。2高壓角閥填料結(jié)構(gòu)及密封原理閥桿的開啟由手輪轉(zhuǎn)動，通過蝸輪蝸桿帶動傳動機構(gòu)將推力作用 在閥桿上，閥桿克服一部管道內(nèi)介質(zhì)反力，閥桿頭部圓錐面和閥座相 接觸，

2、產(chǎn)生接觸應(yīng)力，當(dāng)比壓達到一定值時，實現(xiàn)密封，而閥桿與外 界的密封，采用填料蓋壓緊V形填料實現(xiàn)密封。填料的組裝圖如圖1, V形填料的結(jié)構(gòu)如圖2, V形填料的凸面尖角度為105凹面角度90 , 填料的安裝按圖1所示逐一安裝到位，因此，對V型填料的加工要求 和安裝要求都較高，如果加工時 V形填料組的內(nèi)、外徑不一致，凸面 尖角直徑與凹面尖角直徑不一致，在安裝填料方法不當(dāng)?shù)?，在壓緊填 料時會是填料受力及力中心發(fā)生偏移， 導(dǎo)致填料受力不均，導(dǎo)致填料 唇部變形不一致，使唇尖的接觸應(yīng)力不一致而發(fā)生泄漏。圖1填料改造前組裝示意圖圖2 V形填料改造前示意圖3填料密封失效原因分析通過對角閥泄漏分析發(fā)現(xiàn)，填料沒有損壞

3、，打開填料腔，拆出填 料觀察發(fā)現(xiàn)，所有的V形填料唇邊均有不同程度的變形和磨損，。填 料的安裝方法正確，從V形填料特征來，整個填料密封失效是由于預(yù) 緊力不合適，且泄漏之前在填料腔內(nèi)的V形填料已有蠕動發(fā)生。也有 個別情況是閥桿磨損、腐蝕造成泄漏的。我們認為有三種情況導(dǎo)致填 料失效過快而發(fā)生泄漏，一是初始預(yù)緊力過大，二是填料的加工誤差， 三是填料安裝方法不當(dāng)。一般來說，填料加入填料函以后，通過壓蓋 對填料施加壓力，使填料產(chǎn)生徑向形變與閥桿緊密接觸產(chǎn)生密封力， 如果安裝過程中用力不均，使填料與閥桿的接觸不均勻甚至沒有接觸， 容易造成閥門填料泄露。從填料損壞的情況看，預(yù)緊力失當(dāng)是造成填料密封失效的主要原

4、 因，過大的預(yù)緊力，使得填料唇部與閥桿的接觸應(yīng)力過大，磨損力太 大，造成徑向應(yīng)力過大，使得填料唇部與閥桿的接觸應(yīng)力過大，摩擦 力太大，磨損加劇使填料很快失效。而預(yù)緊力不夠，又無法保證填料 的密封。4填料密封結(jié)構(gòu)的改進為了保證密封的有效性，又能避免填料因施加過大的預(yù)緊力而損 壞呢？為此要考慮三個方面的問題：一是要盡量使徑向壓緊力均勻且 與泄漏壓力規(guī)律一致，使閥桿承壓面受力均勻，從而使閥桿磨損小而 且均勻；二是使填料密封結(jié)構(gòu)中的填料具有補償能力、 足夠的潤滑性 和彈性；三是使密封的填料沿軸向抱緊力均勻分布，因此我們探討采用填料自緊式密封結(jié)構(gòu)，達到其密封要求。填料改造后的組合結(jié)構(gòu)如 圖3。不銹鋼支承

5、環(huán)7徑向均布開4個0 5的通孔，并在軸向鉆4個0 2的孔與V型填料相通，介質(zhì)的壓力通過這兩個小孔傳給 V型填料, V形填料采用900標(biāo)準(zhǔn)尖角，為了保證V形填料的穩(wěn)定，中間設(shè)有支 承環(huán)3,同時它還有保護V形填料唇部作用。這樣，當(dāng)填料在一定的 壓緊力作用下，填料與閥桿、填料與填料盒密封，隨著介質(zhì)壓力的增大，介質(zhì)進入支承環(huán)軸向鉆的4個 2的孔與V型填料相通，將介質(zhì) 壓力傳遞給V型填料，使其受壓力增大，填料與閥桿、填料與填料盒 密封更好。1 -上壓環(huán)填料4 氟橡膠O形環(huán)5 -下壓環(huán)填料 7 -不銹鋼支承環(huán)（4個通孔均布）圖3填料改造后組裝示意圖自由狀態(tài)的V形填料，其唇部外徑大于填料腔的內(nèi)徑，唇的內(nèi)徑

6、小于軸的外徑，這樣，裝配以后便有一定的變形，由于有支承環(huán)，且 頂角相同，如圖4所示圖4 V形填料改造后示意圖所以，這種變形只發(fā)生在唇的尖部，在那里形成接觸應(yīng)力，即使 不施加任何外力，唇仍能封住一定的壓力，當(dāng)有內(nèi)壓時，在介質(zhì)壓力 作用下，唇尖的接觸應(yīng)力增加，使填料和閥桿、填料和填料腔配合緊 密，這樣介質(zhì)就難以通過，即使通過了第一道填料，壓力損失也很大， 如此下去，壓力損失殆盡，實現(xiàn)密封。由于閥門開關(guān)時閥桿上下運動，靠5、6三道環(huán)很難全部密封住， 當(dāng)填料5、6發(fā)生泄漏時，又有O形環(huán)4阻止泄漏，以及由填料1、2 組成的最后“防線”，從而保證了密封。5新密封結(jié)構(gòu)材料的選用根據(jù)其介質(zhì)、溫度和壓力和閥門歷年的運行狀況， 支承環(huán)材料選 用00Cr25Ni22Mo2 V形填料選用聚四氟乙烯，O形環(huán)采用氟橡膠。因為00Cr25Ni22Mo2具有較強的耐蝕性能和熱穩(wěn)定性。聚四氟乙 烯（PTFE具有杰出的優(yōu)良綜合性能，耐溫 250C,耐腐蝕、不粘、 自潤滑、優(yōu)良的介電性能、很低的摩擦系數(shù)。氟橡膠（FPM 是由含 氟單體共聚而成的有機彈性體，其特點耐溫高可達300C,耐酸堿，耐油性是耐油橡膠中最好的，抗輻射、耐高真空性能好；電絕緣性、 機械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐臭氧、耐大氣老化性均優(yōu)良。6結(jié)論由于填料密封失效的原因主要是預(yù)緊力失當(dāng)造成的， 我們可以 利用合理的預(yù)壓縮值及對填料進行了改進， 利用質(zhì)