高压角阀填料密封失效原因及结构改进

1、高压角阀填料密封失效原因及结构改进1现状和存在的问题在大化肥装置高压角阀是尿素工艺装置上相当重要的阀门，这类阀门承受的工况复杂、压力高、温度高、工艺介质腐蚀性强等。出现 故障的频率大，我公司在大修开车运行不久就发生泄漏， 特别是在近 几年，大修后运行不久其填料密封就发生泄漏。 虽然我们在历年的检 修中用过不同的填料材质和不同的结构形式都不是很理想。为此，我们对高压角阀结构及原理进行分析，希望找出密封失效的原因和改进 办法，确保阀门无泄漏运行。2高压角阀填料结构及密封原理阀杆的开启由手轮转动，通过蜗轮蜗杆带动传动机构将推力作用 在阀杆上，阀杆克服一部管道内介质反力，阀杆头部圆锥面和阀座相 接触，

2、产生接触应力，当比压达到一定值时，实现密封，而阀杆与外 界的密封，采用填料盖压紧V形填料实现密封。填料的组装图如图1, V形填料的结构如图2, V形填料的凸面尖角度为105凹面角度90 , 填料的安装按图1所示逐一安装到位，因此，对V型填料的加工要求 和安装要求都较高，如果加工时 V形填料组的内、外径不一致，凸面 尖角直径与凹面尖角直径不一致，在安装填料方法不当等，在压紧填 料时会是填料受力及力中心发生偏移， 导致填料受力不均，导致填料 唇部变形不一致，使唇尖的接触应力不一致而发生泄漏。图1填料改造前组装示意图图2 V形填料改造前示意图3填料密封失效原因分析通过对角阀泄漏分析发现，填料没有损坏

3、，打开填料腔，拆出填 料观察发现，所有的V形填料唇边均有不同程度的变形和磨损，。填 料的安装方法正确，从V形填料特征来，整个填料密封失效是由于预 紧力不合适，且泄漏之前在填料腔内的V形填料已有蠕动发生。也有 个别情况是阀杆磨损、腐蚀造成泄漏的。我们认为有三种情况导致填 料失效过快而发生泄漏，一是初始预紧力过大，二是填料的加工误差， 三是填料安装方法不当。一般来说，填料加入填料函以后，通过压盖 对填料施加压力，使填料产生径向形变与阀杆紧密接触产生密封力， 如果安装过程中用力不均，使填料与阀杆的接触不均匀甚至没有接触， 容易造成阀门填料泄露。从填料损坏的情况看，预紧力失当是造成填料密封失效的主要原

4、 因，过大的预紧力，使得填料唇部与阀杆的接触应力过大，磨损力太 大，造成径向应力过大，使得填料唇部与阀杆的接触应力过大，摩擦 力太大，磨损加剧使填料很快失效。而预紧力不够，又无法保证填料 的密封。4填料密封结构的改进为了保证密封的有效性，又能避免填料因施加过大的预紧力而损 坏呢？为此要考虑三个方面的问题：一是要尽量使径向压紧力均匀且 与泄漏压力规律一致，使阀杆承压面受力均匀，从而使阀杆磨损小而 且均匀；二是使填料密封结构中的填料具有补偿能力、 足够的润滑性 和弹性；三是使密封的填料沿轴向抱紧力均匀分布，因此我们探讨采用填料自紧式密封结构，达到其密封要求。填料改造后的组合结构如 图3。不锈钢支承

5、环7径向均布开4个0 5的通孔，并在轴向钻4个0 2的孔与V型填料相通，介质的压力通过这两个小孔传给 V型填料, V形填料采用900标准尖角，为了保证V形填料的稳定，中间设有支 承环3,同时它还有保护V形填料唇部作用。这样，当填料在一定的 压紧力作用下，填料与阀杆、填料与填料盒密封，随着介质压力的增大，介质进入支承环轴向钻的4个 2的孔与V型填料相通，将介质 压力传递给V型填料，使其受压力增大，填料与阀杆、填料与填料盒 密封更好。1 -上压环填料4 氟橡胶O形环5 -下压环填料 7 -不锈钢支承环（4个通孔均布）图3填料改造后组装示意图自由状态的V形填料，其唇部外径大于填料腔的内径，唇的内径

6、小于轴的外径，这样，装配以后便有一定的变形，由于有支承环，且 顶角相同，如图4所示图4 V形填料改造后示意图所以，这种变形只发生在唇的尖部，在那里形成接触应力，即使 不施加任何外力，唇仍能封住一定的压力，当有内压时，在介质压力 作用下，唇尖的接触应力增加，使填料和阀杆、填料和填料腔配合紧 密，这样介质就难以通过，即使通过了第一道填料，压力损失也很大， 如此下去，压力损失殆尽，实现密封。由于阀门开关时阀杆上下运动，靠5、6三道环很难全部密封住， 当填料5、6发生泄漏时，又有O形环4阻止泄漏，以及由填料1、2 组成的最后“防线”，从而保证了密封。5新密封结构材料的选用根据其介质、温度和压力和阀门历年的运行状况， 支承环材料选 用00Cr25Ni22Mo2 V形填料选用聚四氟乙烯，O形环采用氟橡胶。因为00Cr25Ni22Mo2具有较强的耐蚀性能和热稳定性。聚四氟乙 烯（PTFE具有杰出的优良综合性能，耐温 250C,耐腐蚀、不粘、 自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数。氟橡胶（FPM 是由含 氟单体共聚而成的有机弹性体，其特点耐温高可达300C,耐酸碱，耐油性是耐油橡胶中最好的，抗辐射、耐高真空性能好；电绝缘性、 机械性能、耐化学腐蚀性、耐臭氧、耐大气老化性均优良。6结论由于填料密封失效的原因主要是预紧力失当造成的， 我们可以 利用合理的预压缩值及对填料进行了改进， 利用质