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  • 油壓機控制閥密封的方法

    1.序言:

    控制閥是自動控制系統中至關重要的一個環節,如同人的手足?刂崎y調節流體流量,克服干擾從而保證被控變量達到規定的工藝指標?刂崎y的閥部分由閥的內件和閥體構成,閥的內件又由閥桿、閥芯、上閥蓋和填料函等組成。其中,填料函和上閥蓋用于對閥桿進行密封和導向,進而防止工藝介質沿控制閥門的閥桿這一可動部件向外泄漏,是閥體不可分割的一個重要部分。


    典型的控制閥的閥蓋由與閥體相同或等效的材料制作而成。 常規的上閥蓋結構形式一般有4種:普通型、長頸型、散熱片型和波紋管密封型。常規的材質有鑄鋼、鑄鐵以及不銹鋼,填料函的材質一般為柔性石墨或聚四氟乙烯。


    閥蓋承受與閥體相同的腐蝕性和溫度影響,閥桿密封在經過上百次的循環動作后,就會出現一定的磨損。同樣地,在工程應用中,流體壓力也會導致密封磨損;填料的選擇也是一個問題:填料選擇不當,控制閥的摩擦力增大而導致控制閥死區增大或者導致閥桿密封很容易失效。 因此,選擇油壓機的控制閥,除了閥體材質、結構、口徑計算、執行機構外,還應根據控制流體的溫度、壓力、壓差、流體性質,選擇合理的上閥蓋結構形式和填料函從而防止流體沿控制閥閥桿的方向泄漏出來,即選擇油壓機的控制閥應充分考慮閥桿密封的性能和使用壽命,這在工程設計中顯得十分重要。


          易揮發、強腐蝕和有毒有害的工藝流體中,控制閥一般不采用普通型、長頸型、散熱片型上閥蓋及密封結構形式,因為此種結構形式的使用壽命和密封性能非常有限。在生產現場作者曾做過相關實驗,采用304不銹鋼直行程控制閥調節濃硝酸和濃硫酸混酸流量,使用聚四氟乙烯填料密封結構,經過不到一個月六百次左右的控制閥閥桿的全行程的上下運動,聚四氟乙烯填料密封即完全被破壞。在易揮發、強腐蝕和有毒有害的工藝條件下,一旦閥桿密封被破壞,易揮發、強腐蝕和有毒有害的工藝介質從控制閥閥桿中泄漏出來,會對人身安全和周邊環境產生極其嚴重的危害。


          解決上述問題的途徑之一即采用波紋管密封型形式。波紋管一般由不銹鋼做成。這種特殊的閥蓋結構保護控制閥的填料函避免和流體接觸,一旦波紋管破裂,在波紋管上面的填料函結構會防止波紋管破裂失效時產生的嚴重后果。在工程實際中,波紋管密封形式的選擇應充分考慮波紋管密封的壓力的額定值會隨溫度的增高而降低,流體中不能有固體的顆粒存在,及波紋管材料的最長循環動作壽命等。在不銹鋼不耐某些工藝介質腐蝕的強腐蝕的場所,如工藝介質為濕氯氣時,濕氯氣中含有的微量鹽酸會使不銹鋼波紋管很快被腐蝕,則控制閥閥桿不能采用波紋管密封的形式。


        在這種情況下,正確的選擇似乎是采用隔膜控制閥。隔膜控制閥采用了耐腐蝕的襯里和耐腐蝕隔膜,不用填料,可以完全避免腐蝕性介質向外泄漏,但其流量特性不是很好,且受隔膜襯里的限制,耐溫、耐壓性能較差,更加致命的是耐腐蝕隔膜片會由于上下折疊而造成疲勞損壞,壽命很短,一旦耐腐蝕隔膜片破裂,強腐蝕、易揮發和有毒有害的工藝介質會同樣從裂口處泄漏出來,因此,隔膜控制閥的使用受到了很大限制。

    因此,在易揮發、強腐蝕、有毒有害的工藝條件下,尋找一種可靠、經濟和實用的控制閥上閥蓋及密封結構形式是保證控制閥可靠工作從而實現生產過程自動控制的關鍵。


      2. 控制閥閥桿的新型密封方法:


        硝化棉硝化工序即濃硝酸和濃硫酸混酸和棉纖維反應生成硝化棉,控制濃硝酸和濃硫酸混酸流量和棉纖維量的比例是保證硝化棉產品質量的關鍵。在硝化棉硝化工序自控系統的改造中,我們設計了一種新型的閥桿密封方式,成功地解決了調節濃硝酸和濃硫酸混酸流量控制閥的閥桿密封問題。法蘭球閥


        在聚四氟乙烯填料密封的上方,我們設計了一個空腔,并且給這個空腔中通入惰性氣體(如氮氣,也可以是空氣),并且要求惰性氣體的壓力要稍高于管道中工藝介質的最高壓力。這樣,控制閥在使用過程中,即使控制閥的聚四氟乙烯填料密封被破壞,由于氣體的壓力要稍高于管道中工藝介質的最高壓力,強腐蝕、易揮發、有毒有害的氣體也無法泄漏出來。為保證空腔中氣體的壓力穩定,防止氣體沿閥桿上下串氣,在空腔的下部,把聚四氟乙烯填料分割為上下兩部分,在中間加一不銹鋼隔墊,將氟橡膠O型密封圈嵌入不銹鋼隔墊內,隔墊上下用聚四氟乙烯填料將其夾緊?涨簧喜康拈y蓋中也嵌入氟橡膠O型密封圈,用螺栓將閥蓋壓緊。一般來講,氟橡膠O型密封圈的使用壽命是比較長的,高達上百萬次,只要氟橡膠O型密封圈的密封不被破壞,空腔中惰性氣體壓力會始終高于管道中工藝介質的最高壓力,因此,這種控制閥閥桿的密封結構形式是非?煽康,也很經濟。


      3.結束語:


        這種采用新型密封結構的控制閥在二零零一年成功地運用于某公司硝化工序自動控制系統改造上,實現了硝化工序生產過程全自動化?刂崎y運行至今,從未發生過由于控制閥閥桿填料密封損壞而導致濃硝酸和濃硫酸混酸沿控制閥閥桿外泄的事故,取得了巨大的成功。





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