调节阀填料泄漏问题的产生及对策

摘要：文章介绍调节阀填料泄露产生的原因分析及根据产生原因的不同采取相应的对策；同时介绍了不同填料的适用场合，根据使用工况及环境的不同，合理的选用合适的填料，减少调节阀因填料原因产生泄露的可能。
关键词：调节阀   填料 泄露 聚四氟乙烯   石墨

一、背景
       调节阀在现场的使用过程中，由于环境、工况、以及阀体自身结构等等多种原因造成调节阀的填料处发生泄露，是调节阀比较常见的故障，也是影响系统装置连续生产的关键因素，因调节阀填料泄露进而引起装置停车的事例也绝非鲜见；如何解决调节阀填料的泄露成为仪表控制日常巡检、维护的重点工作，由于问题产生的原因比较多造成该泄露同时也是一个不易解决的难题，在分析该问题的产生与消除之前，先对调节阀的填料简要介绍如下：
       调节阀的填料一般装在调节阀的上阀盖的填料函中，作用是阻止被调工艺介质因阀杆运动而引起的泄露。常用的填料根据材质可分为两大类：石墨和聚四氟乙烯，同时通过这两类基材衍生出很多种填料，以满足不同工况下的要求。
石墨
       用天然石墨制成，是理想的密封材料，物理特性决定其柔软性、弹性比较好，同时其表面摩擦力非常小，自润滑性非常好；同时由于石墨的表面易于吸附气体或水分子在表面形成一层极薄的气膜或水膜阻止工艺介质的渗透。石墨的主要化学成分是碳，化学性质稳定，耐腐蚀，耐高、低温，但是石墨填料的回差大，最初使用时阀杆会产生爬行现象，对这现象必须有所考虑；不能应用于氧气等强氧化剂场合，也不适用于浓硫酸、硝酸场合，否则填料易碎引起泄露。
石墨填料主要有三种：
1、 丝状或编织状
       这种填料弹性好，对阀杆的包容性更好并能净化阀杆的表面。但是丝状或编织状填料由于结构易导致产生空隙，容易产生工艺介质的渗透。
2、 片状石墨
       这种填料使用片状石墨板压制而成，因其纹理与阀杆表面相垂直，所以工艺介质不易渗透；由于其断面为方形断面，减少了填料的轴向压力与径向压力的比值，需要更大的预紧力才能密封。
3、 弯片状石墨
      这种填料由于在压制时采用的压力一般要比它工作时的压力高得多，所以在填料函中基本上不会再收缩，同时其纹理与阀杆轴线平行，密封性较好；不足是在高温时容易渗透。
聚四氟乙烯
       聚四氟乙烯是一种合成树脂材料；物理和化学性能稳定，具有极好的抗化学腐蚀能力，是一种性能良好的密封材料，具有良好的抗老化性能、密封性能好、摩擦系数小等特性，是一般状况下的理想的密封材料；不足是聚四氟乙烯工作温度在-40~250℃范围内当温度上、下限变化较大时其密封性能会明显下降；同时受压、受热易变形进而影响密封性能，不宜使用于核工况、碱液或氟化物场合。
1、 聚四氟乙烯成型丝状填料
      这种填料是采用聚四氟乙烯编织压制而成，持久耐磨、柔韧性好，密封效果较好，更换也较方便，是目前应用比较广泛的一种填料。
2、 V型聚四氟乙烯填料
       这种填料一般使用聚四氟乙烯棒材加工而成，外形程V型结构，在压紧的情况下靠V型的刃口起到密封作用，由于采用多层密封，密封效果较好；因V型角度不同又分为两种：一为90°V型，主要用于高压阀；一为60°V型，用于普通阀。
3、 聚四氟乙烯、石墨
       这种填料是通过在聚四氟乙烯基材加入部分石墨、二硫化钼、玻璃纤维，通过加入上述材料以达到提高聚四氟乙烯耐温性能和抗形变能力；但是由于上述材料的加入导致填料的硬度变大，耐腐蚀能力降低，密封性能也有所下降。

二、填料泄露的主要原因
        调节阀在现场实际使用中发生填料泄露的原因多种多样。在现场维修应该针对阀门的实际使用状况进行具体分析、判断，进而从根本上消除泄露产生的原因，解决隐患。根据发生泄露的规律，归纳起来主要原因有以下几种：
1、填料选用材质、类型不对；如果选用填料的材质、类型与现场实际使用工况不相符，填料因达不到应有的密封性能和使用时间而引起泄露。
2、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。
3、阀杆腐蚀、磨损、变形、光洁度下降。如果阀杆出现腐蚀、磨损、变形、光洁度下降等问题，容易对填料造成损伤，进而引起泄露。
4、由于使用时间较长填料老化或调节阀动作比较频繁引起填料损伤造成泄露。
5、调节阀的使用状况发生变化，与设计状况变化较大，使填料工作在超过允许的状态下而发生泄露。
6、阀门安装位置不当，采用调节阀卧式安装或填料压盖不平、不紧，造成调节阀阀杆与填料结合不好，导致填料与阀杆产生间隙发生泄漏。

三、防止填料发生泄露的措施：
1、针对调节阀应用的场合选用合适的填料。在正常情况下，条件满足应首选使用四氟材料，其次可虑石墨或混合填料。
2、安装填料时，应按照要求上一圈填料与下一圈填料上下错开90°或120°，每安装一圈用压具压紧，使填料受力均匀，填料压入圈数以没有外露为准。
3、新阀门或刚更换过填料非阀门在使用初期，应加强检查频次，以检查填料是否泄漏，如有泄漏及时处理，防止填料泄漏扩大。
4、聚四氟乙烯V型填料在更换后应一次紧固到位，填料压盖应紧固均匀，不能出现歪斜现象；其他类型填料可以不必压的太紧，以不发生泄漏为宜。
5、尽可能的提高阀杆的光洁度。在调节阀维修时应重点消除阀杆及填料函的毛刺、伤痕，对阀杆进行打磨，提高阀杆的光洁度，避免因可动部件划伤填料密封表面造成泄漏。
6、针对特殊场合、环境下的填料泄漏，可可虑改变阀门的控制方式。如对阀杆采取特殊加工方法提高密封性；直行程调节阀改为角行程调节阀，由于角行程调节阀在调节过程中填料与阀杆只产生轴向位移，对填料损伤比较小，一般能够适应大多数场合。

四、小结：
        在现场实际应用中，发生调节阀填料泄漏原因多种多样，只要我们勤于观察、善于分析，逐个排除泄漏产生的原因，调节阀填料泄漏的问题基本上还是能够消除的；但是也应该看到，部分调节阀产生填料泄漏的原因比较复杂，产生泄漏的因素较多，还需要在今后的实践中继续分析、探索！
 
参考文献：
 
1, FISHER 控制阀手册
作者介绍： 唐曙光  山东鲁南化肥厂仪表分厂    职称：工程师  
个人简介：长期从事机电设备控制系统的设计、维修工作。
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