閥門填料密封原理和檢修過程控制

1、閥門填料的密封原理和檢修過程控制1 概述在線運(yùn)行的閥門所出現(xiàn)的故障或缺陷中，因填料失效而引起回路內(nèi)介質(zhì)外漏的事件占有很高的比例。探討填料的密封原理和選擇嚴(yán)格的檢修控制，使介質(zhì)外漏的幾率下降到最低限度，對(duì)于在線運(yùn)行中無法隔離檢修的設(shè)備有重要意義。2 填料的密封機(jī)理      填料（PACKING）常用于閥門有轉(zhuǎn)（滑）動(dòng)部位的外密封，防止流動(dòng)介質(zhì)從相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位向外界泄漏。在核電站核閥所用的填料基本上是膨脹石墨填料和石墨（或石棉）編織填料。膨脹石墨填料的潤(rùn)滑性和膨脹性好，但缺點(diǎn)是易碎，一般安裝在填料函的中間部位。石墨編織填料牢固性好，抗擠壓，一般安裝

2、在填料函的上/下層面。其作用是固定膨脹石墨填料，保護(hù)其完整無損和防止磨下的石墨粉掉入回路。      圖1是填料安裝的結(jié)構(gòu)圖，其右側(cè)曲線給出了填料函內(nèi)各層填料對(duì)填料壓蓋螺母施加的壓緊力的承力分布情況。很明顯6層填料只有最上13層在真正起著抵制介質(zhì)外漏的作用。密封環(huán)承接填料壓緊力傳給第1道填料依次傳給第2/3道，第1道填料受力后產(chǎn)生軸向變形而向閥桿和填料函內(nèi)壁上擠，直至達(dá)到變形極限，消耗了一部分填料壓緊力。剩下的力傳給第2道填料，同時(shí)由于填料有效長(zhǎng)度縮短過程產(chǎn)生的填料內(nèi)壁面與閥桿/填料外表面與填料函的內(nèi)壁的摩擦力，也消耗一部分填料壓緊力。按此機(jī)理

3、，越往下層填料的受力越少，變形越小，也就是密封性越差。然而在回路中帶有工作壓力的介質(zhì)順著填料函內(nèi)壁擠壓使其變形，很容易地就可以突破下端幾道填料的密封防線。因此真正能阻止帶壓介質(zhì)的只有最上面二三道填料，而這幾道的密封效果取決于填料的選材/結(jié)構(gòu)尺寸/閥桿和函內(nèi)壁的光潔度和足夠的填料壓緊力。      3 填料的預(yù)壓緊力      為了延長(zhǎng)填料的使用壽命，提高閥門安全性，核電站核閥使用的是經(jīng)過一定預(yù)緊壓力壓過的填料。經(jīng)過預(yù)壓后，填料密度增大，抵御受壓變形的能力增加了，內(nèi)部保留的預(yù)緊力能補(bǔ)償機(jī)組運(yùn)行其間

4、填料被磨損而失去的填料壓力。      填料的預(yù)壓過程一般由生產(chǎn)廠家在安裝前完成，在倉(cāng)庫(kù)放置久了，填料側(cè)面就會(huì)出現(xiàn)表明預(yù)壓力松弛的紋路，核閥填料閑置1年以上都要求重新預(yù)壓緊。其方法是利用模具（圖2），選定壓力進(jìn)行預(yù)壓操作。      預(yù)壓力P為      P = 3PnS      式中Pn閥門的工作壓力（當(dāng)Pn<10 MPa時(shí)，取10 MPa，Pn>50 MPa時(shí),取50 MPa），

5、 MPa            S 填料的承力面積，m2            S=（R2 - r2）      4 相關(guān)部件的設(shè)計(jì)基本要求      通過圖3的填料組件，給出了設(shè)計(jì)和安裝要求。      （1）填料法蘭應(yīng)有足夠的

6、剛度，受力后應(yīng)無變形。      （2）在緊定填料力矩時(shí)要經(jīng)常檢查其平行度并預(yù)留出下次進(jìn)行緊固填料的空間。      （3）凸節(jié)設(shè)計(jì)防止密封壓環(huán)掉入填料函中，且方便取出。      （4）過渡導(dǎo)角設(shè)計(jì)可防止填料環(huán)裝入時(shí)被刮傷。      （5）密封壓環(huán)與填料函之間要有少量的間隙，使導(dǎo)入的密封蓋不被咬死。      （6）保證填料函內(nèi)壁光潔度， 防止

7、承壓后滲漏。      （7）加工成坡口，使填料環(huán)容易受力時(shí)擠壓變形。      （8）填料函金屬平面不應(yīng)有損壞。      （9）填料環(huán)在填料函中的有效高度為：閥桿直徑+15mm。      （10）密封壓環(huán)與閥桿之間應(yīng)有足夠的間隙，防止劃傷閥桿表面。      （11）對(duì)閥桿的要求是：經(jīng)熱處理過的硬表面/高光潔度（無明顯缺陷，刮痕，銹跡）銳角倒

8、鈍便于各套件安裝；各橫截面為正圓，軸向無彎曲。      （12）填料法蘭與閥桿之間也應(yīng)有足夠的間隙，防止劃傷閥桿表面。      （13）檢查編織填料內(nèi)徑與閥桿的直徑或填料外徑與填料函內(nèi)徑之差（<0.5mm）。      （14）膨脹石墨填料內(nèi)徑與閥桿的直徑或填料外徑與填料函內(nèi)徑之差（<0.20mm）。      （15）密封環(huán)和法蘭的球面接觸，有自找正功能，須保持結(jié)合面光滑無傷，安

9、裝時(shí)球面敷潤(rùn)滑油脂。      （16）如果圖紙或者廠家提供有填料壓緊力矩值的，照給定的力矩執(zhí)行；如力矩值沒有給出，可以采用計(jì)算方法得出其結(jié)果。      M = 1.2××d×F      式中：M 每一螺桿的填料壓緊力矩，N?m               摩擦系數(shù)（新填料=0.1；磨

10、損后的填料=0.2）               d 螺桿直徑，mm              1.2用于簡(jiǎn)化公式的倍增系數(shù)               F 每一螺桿的填料壓緊力，

11、N               F=P/n               n 螺栓的根數(shù)      填料力矩（N.m）=倍增系數(shù)×摩擦系數(shù)×螺桿直徑×填料預(yù)緊力/螺栓的根數(shù)     

12、 （17）密封壓環(huán)插入填料函深度一般為5mm。      5 檢修的要求和注意事項(xiàng)在檢修和更換填料前，應(yīng)了解填料的密封原理，掌握填料和相關(guān)部件的檢查標(biāo)準(zhǔn)、切口方法和安裝要求。雖然填料只有最上23層真正起密封作用，但考濾到閥門使用安全性，因此對(duì)閥門填料應(yīng)全套更換。安裝前，首先要熟悉以下設(shè)備：校驗(yàn)盤根環(huán)的切割機(jī)、校驗(yàn)扭矩扳手或扳手、安全帽、內(nèi)外卡鉗、緊固器的潤(rùn)滑劑、反光鏡、盤根取出器、切盤根的刀具、游標(biāo)卡尺等。（1）開工前向有關(guān)廠家了解閥門使用時(shí)期，填料有無泄漏歷史和報(bào)告。（2）在取出舊填料時(shí)一般使用高壓噴水器進(jìn)行清除，當(dāng)用填料鉤掏舊填料時(shí)，不可以

13、傷及閥桿和填料函表面，函底要清理干凈。 （3）如解體更換填料，檢查閥桿與填料接觸的表面和填料函的內(nèi)壁應(yīng)光滑無傷，能感覺到的拉痕、麻坑、脫皮或腐蝕等缺陷，都要報(bào)告準(zhǔn)備工程師。      （4）閥桿的彎曲度超過0.20mm，均須向準(zhǔn)備工程師報(bào)告。      （5）新填料應(yīng)完整,無損壞,無變色,無松弛（預(yù)壓過的填料）。用新填料在閥桿和填料函試裝一下，檢查填料外形是否符合要求。      （6）檢查新填料備件與拆下的舊填料條數(shù)是否相同，如果數(shù)量不一致，應(yīng)向準(zhǔn)備工程師報(bào)告并查證。      （7）膨脹石墨填料盡可能的不用切口型（圖4），采用解體閥門套裝為好，若采用切口方式，應(yīng)避免出現(xiàn)介質(zhì)流向的貫穿通道。      （8）填料組件裝入填料函中時(shí)應(yīng)一層一層裝入，并保證每層都裝到底，使用一種專用對(duì)開環(huán)可以達(dá)到此目的（圖5），對(duì)有切口的填料，原則上層與層間的切口錯(cuò)位90o，禁止采取把填料組裝入整體下壓的行為。      （