控制阀填料密封分析

控制阀是自动控制系统的终端控制元件之一，选型尤为重要，由于在化工装置中，存在许多的高温，高压工况，介质具有较强的毒性和腐蚀性，且为易燃易爆，当阀门有泄漏时，不仅会造成原材料和产品的浪费，而且对环境也会造成严重污染，甚至引起火灾、爆炸、中毒等危害生命的安全事故。因此，阀门的密封问题应当引起足够的重视，在设计选型中合理地选用控制阀的密封是非常重要的。

阀门的密封分为两种，即外部密封和内部密封，对于控制阀的外部密封，即填料密封，结合相关资料，对其结构形式进行分析，并对填料的选择应该注意的方面进行探讨。

控制阀阀门部分由阀的内件和阀体组成，阀的内件包括阀芯、阀杆、填料函和上阀盖等，其中填料函部件用于对阀杆的密封，是用弹性方法防止工艺介质通过往复式或转动式运动而在阀杆表面产生泄露，它是阀体不可分割的一部分，阀门的阀杆密封几乎都是利用填料函来实现的。

*常用的螺栓连接填料函部件，是典型直通控制阀填料部分的结构，它包括填料法兰、填料压盖、套环和许多大小一样的聚四氟乙烯(PTFE)V形填料环。填料通过法兰和双头螺栓来定位和调整。填料法兰和压盖以球形表面相接触，如果因为疏忽而使填料法兰没对中时，阀杆不会受到侧向力影响。套环为润滑油的注入提供了间隙，在多数情况下，阀杆通过填料滑动之前有一个金属护套，带凸缘的PTFE和油毛毡套环，用来清除阀杆上的污物和磨蚀颗粒。PTFEV形填料环的工作特点是在阀内介质的压力作用下，填料外圈的唇边在张开时，始终紧贴着填料函的内壁，实现静密封。同样在压力作用下，填料内圈的唇边张开时，始终紧贴着阀杆去保证动密封。这样即使阀杆上下运动时，同样能保证密封作用。

要保证阀门填料的密封性能好、使用寿命长、适应范围广，其材料必须具备以下各种性能：化学稳定性强，不与任何化学物发生反应；摩擦系数低，耐磨性强，对阀杆磨损小；具有良好的自润滑性，磨合性好，不与阀杆表面发生咬黏现象；具有一定的柔软性；有良好的嵌入性和防震性；在较高的工作温度下不结焦、不变质、不分解，在较低的温度下不脆裂。
     

目前使用的*广泛的阀门填料是PTFE，因为它几乎能同时具备以上各种性能，有极好的化学惰性和优良的润滑性。当填料的工作温度在-40～232℃时首选PTFE，它密封性好，摩擦系数小，几乎适用于各种化学药品、酸、碱等流体和禁油场合。
     

 PTFE可以整体压制，也可以车制成形(V形环)，整体的V形环要加弹簧力使它对阀杆具有起码的欲紧力，并且能自我调整，不需要填料润滑，也可以做为石墨填料的润滑剂。聚四氟乙烯填料的缺点是膨胀系数高，当介质温度达到300℃以上时，PTFE会急剧膨胀，很容易因摩擦发热而抱轴，加剧磨损，缩短了填料寿命，*终导致阀门在短期内泄漏；它不能用于熔融状碱性金属、高温的氟化氯和含有氟元素的介质，需要极其光滑的阀杆光洁度以正确密封，如果阀杆或填料表面被损坏，会产生泄漏。不可单独用于结晶性或含固体颗粒的流体，如果必须使用，应在填料函下部安放石墨填料，上部再安放V形PTFE填料。
     

柔性石墨填料是一种新型的填料 ,它具有密封性、自润滑性好 ,耐腐蚀 ,耐高低温和温度变化影响较小，适用于高温或低氯含量的场合，常用于高压蒸汽、水和油品介质以及对填料有较高要求的密封介质。除发烟硫酸、浓硝酸等强氧化介质外，柔性石墨能耐一切介质。使用温度在-200～600℃，适用于公称压力不高于32MPa的工况条件，提供无泄漏操作，有高的热传导性和长久的使用寿命，但它对阀杆摩擦力大，通常要使用阀门定位器才能很好工作。它不能用于高浓度、高温的强氧化剂，如浓硝酸、浓硫酸等介质。对于填料函尺寸较小的球阀、旋塞阀则仅用柔性石墨编织填料即可。在流体压力为负压的场合，应使用反向(开口向上)安装的V形PTFE填料，对于负压与正压交替使用的场合，则应采用双层V形PTFE填料，下层正装，上层反装。
     

H2是易燃物质，密度小，易泄漏，因此选择填料要注意，一般采用V形PTFE与石墨填料组合使用。流体温度高于200℃的场合，填料函多采用双重密封的结构。通常使用的非PTFE填料一般为硅基润滑脂，但在控制氧气时不准使用润滑脂。
     

因此，一般情况下条件满足优先选择PTFE，不满足时选石墨。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形环和V形环混合使用。渗透性强的介质，可选用石墨填料 。
     

填料的使用条件与填料函结构、工况条件和填料的材料、形式等因素密切相关。在选择填料时，应根据具体条件来定。一般来说，压力与温度之间只能满足一个*大值；选择高温阀门填料时，应首先考虑温度；对于温度压力都不太高的腐蚀性介质，应优先选择耐蚀性好的材料。

阀门的密封性能是否良好，对石油化工装置的安全运行起着重要的决定作用，因此在选用阀门时，应根据具体的介质条件、工况要求和阀门类型等，选择合理的阀杆密封填料。既要做到密封可靠，又要经济合理，以保证石油化工装置长周期安全运行。

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