控制閥填料密封分析

控制閥是自動控制系統的終端控制元件之一，選型尤為重要，由于在化工裝置中，存在許多的高溫，高壓工況，介質具有較強的毒性和腐蝕性，且為易燃易爆，當閥門有泄漏時，不僅會造成原材料和產品的浪費，而且對環境也會造成嚴重污染，甚至引起火災、爆炸、中毒等危害生命的安全事故。因此，閥門的密封問題應當引起足夠的重視，在設計選型中合理地選用控制閥的密封是非常重要的。

閥門的密封分為兩種，即外部密封和內部密封，對于控制閥的外部密封，即填料密封，結合相關資料，對其結構形式進行分析，并對填料的選擇應該注意的方面進行探討。

控制閥閥門部分由閥的內件和閥體組成，閥的內件包括閥芯、閥桿、填料函和上閥蓋等，其中填料函部件用于對閥桿的密封，是用彈性方法防止工藝介質通過往復式或轉動式運動而在閥桿表面產生泄露，它是閥體不可分割的一部分，閥門的閥桿密封幾乎都是利用填料函來實現的。

zui常用的螺栓連接填料函部件，是典型直通控制閥填料部分的結構，它包括填料法蘭、填料壓蓋、套環和許多大小一樣的聚四氟乙烯（PTFE）V形填料環。填料通過法蘭和雙頭螺栓來定位和調整。填料法蘭和壓蓋以球形表面相接觸，如果因為疏忽而使填料法蘭沒對中時，閥桿不會受到側向力影響。套環為潤滑油的注入提供了間隙，在多數情況下，閥桿通過填料滑動之前有一個金屬護套，帶凸緣的PTFE和油毛氈套環，用來清除閥桿上的污物和磨蝕顆粒。PTFEV形填料環的工作特點是在閥內介質的壓力作用下，填料外圈的唇邊在張開時，始終緊貼著填料函的內壁，實現靜密封。同樣在壓力作用下，填料內圈的唇邊張開時，始終緊貼著閥桿去保證動密封。這樣即使閥桿上下運動時，同樣能保證密封作用。

要保證閥門填料的密封性能好、使用壽命長、適應范圍廣，其材料必須具備以下各種性能：化學穩定性強，不與任何化學物發生反應；摩擦系數低，耐磨性強，對閥桿磨損小；具有良好的自潤滑性，磨合性好，不與閥桿表面發生咬黏現象；具有一定的柔軟性；有良好的嵌入性和防震性；在較高的工作溫度下不結焦、不變質、不分解，在較低的溫度下不脆裂。
     

目前使用的zui廣泛的閥門填料是PTFE，因為它幾乎能同時具備以上各種性能，有*的化學惰性和優良的潤滑性。當填料的工作溫度在-40～232℃時PTFE，它密封性好，摩擦系數小，幾乎適用于各種化學藥品、酸、堿等流體和禁油場合。
     

 PTFE可以整體壓制，也可以車制成形（V形環），整體的V形環要加彈簧力使它對閥桿具有起碼的欲緊力，并且能自我調整，不需要填料潤滑，也可以做為石墨填料的潤滑劑。聚四氟乙烯填料的缺點是膨脹系數高，當介質溫度達到300℃以上時，PTFE會急劇膨脹，很容易因摩擦發熱而抱軸，加劇磨損，縮短了填料壽命，zui終導致閥門在短期內泄漏；它不能用于熔融狀堿性金屬、高溫的氟化氯和含有氟元素的介質，需要極其光滑的閥桿光潔度以正確密封，如果閥桿或填料表面被損壞，會產生泄漏。不可單獨用于結晶性或含固體顆粒的流體，如果必須使用，應在填料函下部安放石墨填料，上部再安放V形PTFE填料。
     

柔性石墨填料是一種新型的填料 ,它具有密封性、自潤滑性好 ,耐腐蝕 ,耐高低溫和溫度變化影響較小，適用于高溫或低氯含量的場合，常用于高壓蒸汽、水和油品介質以及對填料有較高要求的密封介質。除發煙硫酸、濃硝酸等強氧化介質外，柔性石墨能耐一切介質。使用溫度在-200～600℃，適用于公稱壓力不高于32MPa的工況條件，提供無泄漏操作，有高的熱傳導性和長久的使用壽命，但它對閥桿摩擦力大，通常要使用閥門定位器才能很好工作。它不能用于高濃度、高溫的強氧化劑，如濃硝酸、濃硫酸等介質。對于填料函尺寸較小的球閥、旋塞閥則僅用柔性石墨編織填料即可。在流體壓力為負壓的場合，應使用反向（開口向上）安裝的V形PTFE填料，對于負壓與正壓交替使用的場合，則應采用雙層V形PTFE填料，下層正裝，上層反裝。
     

H2是易燃物質，密度小，易泄漏，因此選擇填料要注意，一般采用V形PTFE與石墨填料組合使用。流體溫度高于200℃的場合，填料函多采用雙重密封的結構。通常使用的非PTFE填料一般為硅基潤滑脂，但在控制氧氣時不準使用潤滑脂。
     

因此，一般情況下條件滿足優先選擇PTFE，不滿足時選石墨。也可以使用混合填料：一是石墨填料和聚四氟乙烯填料混合使用，二是O形環和V形環混合使用。滲透性強的介質，可選用石墨填料 。
     

填料的使用條件與填料函結構、工況條件和填料的材料、形式等因素密切相關。在選擇填料時，應根據具體條件來定。一般來說，壓力與溫度之間只能滿足一個zui大值；選擇高溫閥門填料時，應首先考慮溫度；對于溫度壓力都不太高的腐蝕性介質，應優先選擇耐蝕性好的材料。

閥門的密封性能是否良好，對石油化工裝置的安全運行起著重要的決定作用，因此在選用閥門時，應根據具體的介質條件、工況要求和閥門類型等，選擇合理的閥桿密封填料。既要做到密封可靠，又要經濟合理，以保證石油化工裝置長周期安全運行。

普雷沃閥業（上海）有限公司