浅析电站阀门的密封性能

浅析电站阀门的密封性能

(中国核电工程有限公司北京100840)

摘要:随着各种新技术的层出不穷,电站阀门在系统中的应用也越来越广泛,其安全稳定的可靠性对整个系统的有效运行有着很大的作用,电站阀门是电站安全运行中主要部件,重要性是不言而喻的。

关键词:阀门;密封;泄漏

引言

阀门是各种管网系统的重要组成部分,一旦出现泄漏不仅会使工业生产受到一定影响,还会危及人民群众的生命财产安全,有时甚至会影响到社会的和谐稳定,所以工作人员要高度重视电站阀门的密封性。为了保障电站系统的稳定运行,对于电站阀门的密封性能提出了愈来愈高的要求。下面文章将会对电站阀门的密封形式进行具体的分析。

1阀门泄漏因素

1.1阀门填料的泄漏

阀杆和填料彼此之间会形成相对运动的状态,这会体现在阀门的使用过程中。阀门开关的次数越多,运动也会越多。再加上温度、压力等的作用就会大幅度增加阀门填料泄漏的可能性,在这段时间里填料的压力会逐步降低,从而老化,弹性也会降低。而压力介质会从填料与阀杆的接触间隙向外泄漏,这种问题如果没有得到妥善解决,随着时间的流逝,就形成了填料吹走、阀杆脱离沟槽等问题,使泄漏面越来越大。

1.2法兰的泄漏

造成法兰泄漏的原因往往不止一个方面,比如密封垫片的压紧力不够、结合面的粗糙度与要求相差一定距离、垫片变形等,从而造成了密封垫片和法兰没有达到完全充分接触而出现了缝隙,泄漏也就随之产生了。同时导致法兰面密封不严的原因还有螺栓变形或伸长、垫片老化、回弹力下降、龟裂等,这些同样能产生泄漏。

1.3密封面的泄露

密封面的泄露往往是阀门泄露的主要原因,而导致密封面泄露的因素很多,包括密封面加工精度不够、运输或安装过程造成的密封面损伤、阀芯材质对管道内的温度和压力等的不适用而产生的裂纹、管道内杂质造成密封面无法完全闭合等。

2阀门的密封形式

阀门的密封形式可以大致分为以下两种形式:接触密封、非接触密封。靠密封力使密封面相互靠紧、接触并嵌入以减小或消除间隙的各类密封为接触密封,例如:阀座密封面、填料与阀杆及法兰密封等。密封面间预留固定的装配间隙,无需密封力压紧密封面的各类密封为非接触密封。根据接触密封副相对运动可以分为动密封和静密封。动密封既包括接触型,也包括非接触型。与动密封相比,静密封从总体上来看都属于接触密封。受摩擦磨损等因素的限制,通常来讲,接触型动密封具有一定的局限性,仅在密封面相对运动速度不高的场合得到应用。

根据密封材料的弹性性质,还可以将阀门中的接触型密封划分为弹性密封与非弹性密封。其中,弹性密封的弹性体是用高分子弹性材料制成的。而非弹性体密封面是用金属或石墨等非弹性体材料制成的。弹性密封的密封性比较好,不但结构简单,价格相对来讲也不高,但是由于适用的温度范围较窄,通常用于参数不高的密封。非弹性密封对于加工精度的要求比较高,因此,在温度方面的使用范围宽,能够适用于高参数密封。

3密封原理

阀门密封主要任务是为了防止泄露发生。而阀门泄露的原因来自多个方面,主要有:密封副存在的间隙以及密封副两侧的压差。影响阀门密封性能的主要原因就是密封副的间隙问题。所以阀门密封原理主要是采用各种方式来降低其泄漏。

波峰间距离的波纹度,分散于波形表面的较小的粗糙度是阀门表面的构成。如果能够降低或是避免了介质泄漏问题,则能够进一步将阀门的密封性能再次提升。理想的状况使密封表面间的间隙要小于流体分子直径,但是实际中往往存在一些问题,很难达到这个理想的要求。也就是说,阀门表面结构金属即便打磨十分精细,但它的粗糙程度依然无法达到理想预期,并且远高于水分子直径。通过理论支持与实际经验累积,可知,利用提高密封面精细度的措施并不能有效地作用于阀门的密封性。通过加大比压,对于密封面上的微观轮廓峰进行压平,使其产生塑性变形,才能保证间隙变小,最终达到对于流体的密封效果。

4影响阀门密封性能的因素

4.1密封副结构

密封副的结构并不是绝对刚性的。如果受到温度的变化,或者是外力等因素的影响,密封副的结构就会出现一定的变化,从而对于密封副之间的相互作用力产生不利的影响,最终降低了阀门的整体密封性能。因此,为了有效避免因密封副结构变化而降低阀门的密封性能,应当确保密封件具有弹性变形能力。

4.2密封副质量

密封副的质量同样会影响阀门的整体密封性能。具体来讲密封副质量的高低,主要是由材料选择、匹配以及制造精度来决定的。就材料选择方面而言,为了提高阀门的整体密封性能,在阀门阀杆填料函密封结构形式已经确定的前提下,应当尽可能的选择摩擦系数小、弹性好以及耐腐蚀性强的密封填料。当阀瓣与阀座密封面吻合度比较高时,就会在一定程度上增加流体的阻力,从而提高了阀门的密封性。

4.3密封面比压

密封面比压对于阀门的密封性能也会产生一定的影响。比压的大小不仅会影响阀门的密封性能,还会对其使用寿命产生直接的影响。比压的大小是由阀前与阀后的压力差以及外加密封力所决定的。通常情况下,比压过小,容易引起阀门泄漏现象的发生;比压过大,阀门容易受到损坏。因此,为了保证阀门的密封性能,应当在设计的过程中,综合考量多方面的影响因素,确定出最合理的比压大小。

4.4介质的物理性质

在阀门的应用过程中,介质的物理性质对其密封性能会产生一定的影响。介质的物理性质可以大致分为三个方面,即粘度、温度以及亲水性等。

通常来讲,气体的粘度要小于液体的粘度,气体的渗透能力要强于液体。因此,除了饱和蒸汽以外,压缩气体比液体更容易发生泄漏。对于电站阀门进行密封试验时,运用气体做试验,要比液体做试验严格。尤其是用于气体介质的阀门,一定要运用气体来进行试验。

受温度的影响,气体与液体的粘度也会发生变化。当温度升高时,气体的粘度会相应的增大,而液体的粘度会相应的减小。与此同时,温度的变化还会引起零件尺寸的改变以及密封副的破坏与松弛。为了有效避免因温度的变化而对阀门的密封性能产生影响,可以将阀门密封副设计成具有热补偿性。

接触表面亲水性是影响阀门密封性能的另一个重要的物理性质。就阀门的泄漏现象而言,通常是由于毛细孔特性所引起的。当接触表面有一层很薄的油膜时,其亲水性就会受到一定的破坏。因此,为了保证电站阀门的密封性能,在做密封试验时,应当尽可能的除去阀腔内密封面上的油脂。

5增强阀门密封性能的相关措施

电站阀门密封性能非常重要,下面就对这个问题提出了增强阀门密封性的措施。对能够影响其密封性的因素进行了具体的分析。首先,要做好防泄漏问题。在选材上要在应力范围之内,合理增加比压,将密封面上微观高峰压平,生产弹性塑性变形,保证密封面间歇变小来增强阀门的密封性能。其次,在密封副采用油脂密封的时候,还要保证油膜的完好性,这样对提高阀门的密封性也有很大帮助。再次,密封件之间要有弹性变形。最后,要注重对阀门的选材,这对其系统的稳步运行有着直接影响。应选择弹性、延展性、耐腐蚀性好的材料。

结语

为了保障电站系统的稳定运行,阀门作为重要的流体控制设备,应当注重对于密封性能的提高。文章首先分析了阀门的密封形式,在此基础上,探讨了阀门的主要密封原理,并介绍了影响密封性能的主要因素,从而提出增强阀门密封性能的相关措施,相信在工作人员的不懈努力下,我国的电站阀门的泄漏问题就会得到更好的处理,做好密封处理,使其在电站的运行中发挥更大的作用。

参考文献:

[1]潘明浩.阀门密封性能探析[J].科协论坛(下半月),2011(02).

[2]陈林,王兴松,张逸芳,等.阀门故障诊断技术综述[J].流体机械,2015(09).

[3]杨晶.基于声发射检测的阀门泄漏可视化诊断技术研究[D].长沙理工大学,2013.

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