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闸阀填料密封件的改造与应用
添加:2017-7-6 10:15:09    游览:787    来源:网络

  摘 要:针对闸阀阀杆填料密封泄漏的问题,介绍了密封填料的选择和闸阀填料压盖密封件结构的技术改进措施。实践证明,闸阀填料密封件的改造不仅能够解决密封渗漏,消除安全隐患,而且取得了较好的经济效益。

  关键词:闸阀;填料密封件;螺旋压盖

  1 闸阀填料密封件存在的问题

  在储输油系统中,闸阀数量大,种类和规格也最多,分别置于泵房、流量计间、阀组区等爆炸危险场所。由于闸阀填料和密封件结构本身的原因,导致闸阀阀杆填料密封处普遍发生泄漏,给安全生产带来了极大的隐患,是输油设备整治中的一大顽症。

  闸阀阀杆填料密封函中的填料基本上都是浸油石棉盘根,这种软填料几乎每年都需要进行防漏处理,有的还需要更换。特别是在更换盘根填料时,填料箱内很难清理干净,导致填料挤压不均出现泄漏。在长输管线上闸阀无一例外地都要在停输检修时进行密封填料的更换、增补或者紧固,有的甚至在一年内需要整治几次。如果是截止阀,还要考虑出口端是否有压力介质,处理难度更大,这种石棉类软质填料密封给日常的维护保养带来了许多不便。另外,现有闸阀的填料压盖是通过一对对开式的压板控制压环来压紧填料实现密封的,这种结构的密封件最大的缺点就是在阀门填料处发生泄漏而紧固盘根时,很容易使填料受力不均匀而损坏填料,并且处于高压工作状态的阀门在紧固时,会由于填料受力不均而使介质喷出,产生危险。

  2 闸阀填料密封件改进措施

  2.1 正确选择密封填料类型和材料

  填料材料分以下几种类型:① 油浸石棉盘根。其极限使用压力为 4.5 M Pa,极限使用温度为250℃,具有柔性好、耐腐蚀、强度大、结构简单、造价低廉等优点,其缺点是在有机物及结晶水的作用下容易产生分解、炭化、挥发,增加对阀杆的磨损,盘根变形,造成失重,产生间隙,缺乏弹性。 ②碳纤维柔性石墨。使用碳素纤维编织柔性石墨成形填料。柔性石墨具有适用温度范围广,自润滑性能强等优点,但是造价高,不容易补偿加工误差,耐渗透性一般,结构松散。为了克服石墨填料强度低的缺点,把碳素纤维等其它编织填料放置在石墨填料的上下方合并使用,效果更好。③ 耐油橡胶。耐油橡胶的极限使用压力为 8 MPa,工作温度为 -35~100℃, 老化系数为(75℃±2℃)×96 h不小于 0.8% ,硬度(邵尔 A 型)为75±5。具有良好的耐油性、耐磨性、易压缩,造价低。缺点是适用温度范围小。④ 聚四氟乙烯。聚四氟乙烯的极限使用压力为31.5 MPa, 工作温度为-180~250℃,密度为2.1~2.2 g/cm3, 模压成品收缩率为1% ~5%,压缩强度为 1.1 MPa。具有优异的化学稳定性,与强酸、强碱、氧化剂均不起反应,有很好的耐热、耐寒、耐渗透性。但是缺点是成形尺寸精度低、压缩性差、造价较高。

  以上各种材料单独使用作为阀杆填料时均有一定的缺陷。因此,应该根据闸阀的使用条件,将几种密封件组合使用,以便使密封的整体性能加强,如将聚四氟乙烯密封圈和耐油橡胶油封圈组合安装。

  2.2 合理选择填料尺寸,正确安装填料合理选择填料的宽度B,既能达到满意的密封效果,又可以提高使用寿命。根据阀杆直径 d 来确定填料宽度B,我国填料宽度 B 已经标准化,摘录 JB1712-7《 5石棉填料》如表 1。

表 1 填料宽度 B 值

  填料圈数 Z 一般与介质工作压力成正比,我国填料函深度 H 和填料圈数也已经标准化,摘录JB1707-7 《5 填料函尺寸》如表 2,表中D0 为填料函内径。

表 2 填料函的深度 H、填料圈数 Z

  对于软填料的合理圈数要根据实际情况和使用效果的优劣综合考虑。同时还要正确安装填料,填料安装质量对于密封填料的使用寿命和密封效果是十分重要的,因此在安装填料前先清理阀杆和填料函,软填料的各圈切口应呈 45° 斜面,每圈的切口应相互错开 90° 或180°,且应有5%~10% (最大不超过 20% )的预压缩量;填料装拆时要避免划伤内腔和阀杆表面;装配时,最好使用扭力扳手,以施加合适的填料压紧力;装配之后,应作启闭试验,直至满意后为止。

  2.3 改进闸阀填料压盖密封件结构

  黄岛油库最近研制出一种新型的闸阀填料压盖密封件结构,它是在广州军区 54034 部队研制出的闸阀填料压盖应急器的基础上进行改进的,是一种替代老式闸阀填料压盖的新型压盖,其结构简图如图 1。

图 1 螺旋压盖密封件

  这种填料密封件采用的是碳纤维柔性石墨与聚四氟乙烯粘贴制成的垫片填料,共分 4 层垫片,每圈的切口相互错开 90° ,留有适当的预压缩量,并且最后一层垫片的切口用尼龙线和石棉线缠紧,以便在螺旋压盖密封器上下移动时,底层圈不张开。

  这种螺旋压盖密封器由填料压筒、螺旋活动器和可活动垫片 3 部分组成。 它保持原有阀体、阀杆、手轮、铜圈和闸板的配合结构,其特征是在填料筒上部阀杆上装有一对共有同心圆的螺旋活动器和可活动垫片,螺旋活动器和可活动垫片是连为一体的,并且它们之间又是活动的,在对填料进行调节时,它们之间产生的是固有的滑动摩擦。通过螺旋活动器的旋转对可活动垫片的升降进行调节,来压紧填料实现密封。与以前的闸阀填料压盖应急器相比,一个最突出的优点就是:闸阀填料压盖应急器在对密封填料进行调节时,很容易使压板两边用力不均,导致填料发生偏移、介质产生泄漏; 而用螺旋压盖密封器对密封填料进行调节时,通过专用扳手对螺旋活动器进行调节,仅仅只是通过螺旋活动器对可活动垫片的控制来实现,并且不会在可活动垫片与填料之间产生滑动摩擦,对密封填料只是在整体上的压缩,使填料受力均匀,有利于保护填料和延长填料的使用寿命。同时,它还具有结构简单、使用方便、安全可靠等特点。尤其是对承压的阀门产生泄漏时,可以在不停工的情况下进行处理,具有较大的实用价值。

  3 应用效果

  黄岛油库新库区于 2001 年 8 月从青岛港务局油港公司收购大型闸阀 230 多个,由于使用年限较长,并且收购前缺乏日常的维护保养, 跑冒滴漏现象非常严重的阀门就多达 46 个。 2004 年, 经调查发现,绝大部分阀门漏油都是由于密封不严所致,从而提出了对闸阀密封件进行改造的建议,并付诸实施。填料采用的是碳纤维柔性石墨与聚四氟乙烯垫片,密封件结构采用的是螺旋压盖密封件。现已改造完成 46 台,从改造后的运行情况来看,效果良好,不仅安全效益明显,而且经济效益显著。以前对阀门进行整治,每个阀门每年需要整治两次,每整治一次大约需 1 450 元,每年需花费约 13.34×104 元。对闸阀密封件进行改造,每台改造费用约 3 150 元, 总费用约14.49×104 元,密封件改造费用一年即可基本收回, 以后每年将节约费用约 13×104 元,经济效益显著。改造后的阀门如再有渗漏, 只需调节螺旋压盖活动器即可,即使在填料完全失效的情况下,只需更换填料,费用极低。

  改造后的闸阀一方面成本低、较好地解决了密封渗漏问题,另一方面减轻了维修人员的劳动强度,节省了维修时间,节约了维修费用。这种填料密封件改造方式可以广泛应用于油库、油田、化工厂、水利等行业的闸阀及具有类似结构的闸阀。

  【参考文献】

  1 黄春芳.原油管道输送技术.北京:中国石化出版社,2003

  2 郝宝根,等.油库实用堵漏技术.北京:中国石化出版社,2004

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