发电厂高温、高压阀门阀杆填料密封防泄漏的分析与研究

1、 发电厂高温、高压阀门阀杆填料密封防泄漏的分析与研究 Summary：电厂高温、高压热力设备上阀门的检修通常大部分是在连接的管道上就地进行，而处理阀杆的泄漏，更换填充填料密封(俗称盘根)，也就存在着一定的困难，而要做到检修后压盖（俗称压兰）与阀杆间的零泄漏就更有一定的难度。本文针对电厂在线使用的各种高温、高压阀门阀杆填料密封存在的泄漏问题，分析了填料密封原理及影响填料密封的主要因素。列举了几种典型填料密封结构和正确地填装填料密封的方法和具体的注意事项。Keys：填料 密封 泄漏 阀杆 填装1引言：电厂现使用的高温、高压阀门，由于工艺上的要求，始终工作在高温、高压的工况中，而阀门的阀杆是一个活动

2、的部件，它与阀盖的接触是高 温、高压阀门最容易泄漏的地方，为防止阀杆处介质外泄，一般均匀采用耐热度在500左右的填料密封。填料的作用就是阻止介质从阀杆处泄漏，而要想保证阀杆不泄漏，在检修过程中就必须会正确地选用填料和科学地掌握填料的填装方法。高温、高压阀门维护的好坏对安全管理工作有着重大的影响，由于此类阀门价格昂贵且装机量大，做好此类阀门的维护保养也是企业降本增效的重要手段，为此开展此项研究是非常有必要的。2填料的密封分析2.1磨擦力的影响阀杆的长短和填料函的内孔表面粗糙度对阀杆处的密封和磨损有着很大的影响。根据密封压力方程，如果各种可动零件间的磨擦系数之和为零。即1+2（d0/ d1）=0，

3、则填料顶部施加的压力P0能均匀地持续传递到整个填料长度而没有任何衰减。实际上磨擦总是存在，因此径向压力Pr随着与填料压盖距离的增加而减小。磨擦越大，应力Pr衰减得越厉害，所以磨擦系数1和2应尽可能减小。此外，d0/d1总大于1，所以在减小应力衰减的作用上，1比2比更重要，阀杆表面粗糙度应高于Ra0.8，填料函内孔粗糙度应高于Ra1.6通常进门氮化处理，使其有足够的硬度，增加耐磨和耐热性，使其长时间保持较高的光洁度，减小磨擦力。2.2填料函内孔直径填料压力方程说明填料孔径和阀杆直径的比值d0/d1影响径向力的大小，对于不同阀杆直径，存在一个得到最佳密封性能的比值范围（如图1）。如阀杆和填料函的光

4、洁度高，选用较大的直径比值。如表面较粗糙，应选用较小的直径比值。图1：直径比值2.3填料高度按照惯例，最佳填料高度S=1.5d1。按照填料压力方程，可以得出填料高度和阀杆直径的关系公式为：a=s/d1=1/4K（d0/ d1）2-1/ 1-2（d0/ d1）ln（KP0/Pr）对于直径大于140的阀杆推荐极限比值为=0.575。2.4填料材料填料的材料选择至关重要，必须要具有耐高温、抗蠕变、抗松弛、抗氧化等能力。选择填料时应考虑压力、温度、最高温度，最低温度、尺寸和阀杆材料等。通常选用高压石棉填料、石墨填料和金属填料做为高温高压阀门的首选填料。其次要注意未使用的填料保存应以温度在2530之间为

5、最佳，温度要适宜，太干躁了填料将失去弹性，湿度太大填料由于吸入水份过大而影响质量。2.5填料的填装填料的安装可采用（1）单层普通式（2）弹簧补偿式（3）双层隔离式（4）石墨环结构式等。单层填料普通型是最简单的结构形式，适用于各种口径阀门。填料函内装入填料，由螺母施力，通过填料压盖将填料压紧，磨损松动后，调整螺母再压紧填料。弹簧补偿式，可采用在填料函下方安装压力弹簧，把力作用在填料下端面，使填料上下端面都受到轴向压力的作用，可把径向压力成指数曲线的变化的情况加以改善。也可在填料压盖上加碟形弹簧，利用弹簧自动补偿填料磨损，防止填料松动，提高密封性。双层隔离式填料是在填料函中装有一间隔环;将填料分成

6、上、下二个部分。此结构适用于阀盖较长及介质为有毒、有害气体的情况。下部填料起主要密封作用，上部填料起辅助密封作用，并且，在间隔环处填料函有一引漏孔，下部泄漏的少量介质，可通过放漏接头引至安全处，保证了填料密封的可靠性。通常下部填料可采用片状层压或带状石墨环，上部填料可采用丝状编织石墨环。石墨环填料结构是由两种石墨组成。填料最上面一圈和最下面圈是丝状编织石墨环，中间是片状层压或带状石墨环其中，层压或带状石墨环是阀杆的主要密封件，由于填料的纹理和阀杆表面垂直，流体不易渗透，密封性好，但石墨颗粒容易沉积到阀杆表面，腐蚀阀杆，增加填料与阀杆间的磨擦，导致填料进一步磨损，产生泄漏。编织石墨环能清除阀杆表

7、面的石墨颗粒，防止阀杆腐蚀，这是一种理想的填料结构形式，渗透率水，循环次数5000次时，渗透率为1cm3/h。3更换填装填料的方法及注意事项3.1根据流体参数，性质及填料的几何尺寸，正确的选用填料。3.2阀杆与填料函，阀杆与填料压盖的间隙不要太大，一般为0.10.2，在紧填料压盖螺母时，应保质其圆周间隙一致。3.3填料与阀杆的接触段要光滑，如阀杆有锈点或麻点，其深度不应超过0.1。3.4破裂太干或太潮湿的填料不能使用，填料的宽度与填料函的空间尺寸相差不大于（2左右）。允许将填料拍扁，但不得拍破。汽、水阀门在加填料时，应放入少量鳞状干石墨粉，以便取出。3.5填料的填加圈数，应以填料压盖进入填料函

8、的深度为准。压盖压入部分，应是压盖可压入长度H的1/22/3。3.6新加入的填料按头，应切成300450的角，填装时要一圈一圈加入压下，相邻两圈的接头错开12001800。填料的切割方法：最好是将填料绕在和阀杆直径的圆棒上进行，以确保其尺寸的准确，填料的切口要整齐，并无松散的纤维头。从整根填料绳上制做填料圈的弊病很多，目前已对填料的结构做了重大改造，即由生产厂家用填料直按制成各式规格的密封圈（也叫石墨膨胀圈）。检修时可根据阀杆外径折填料函内径及时性流体参数，选用适当的密封圈，压入填料函内即可。4.结论要达到良好的阀杆密封效果，就必须根据不同的使用工况，选择适当的填料材料，合理的选择填料压盖进入填料函的深度，对以破裂和潮湿的填料绝不能勉强使用，并采用合理的填料密封结构。Reference：1.长春电力学校主编热力设备安装与检修水利电力出版社1985。95-972.中国机械工程学会、机械工业部机修手册修订第一版。第五篇第一册工业锅炉房设备的修理机械工业出版