【水暖阀门网讯】目前在国际上验证过程控制阀门逸散控制性能的测试和认证有很多标准——在欧洲地区,ISO15848 - 1测试标准是目前欧洲地区公认的主导测试标准;美国地区主要采用的是API 624标准;此外,德国所有应用于化工和石化工业的阀门则应获得VDI 2440认证。
所有的这些测试标准均十分严格,想要通过任何一项测试都不是易事。这些标准规定的泄漏水平是在分子量级水平上,为防止介质易逸散气体以分子间扩散的形式穿透阀门密封的分子结构,不仅需要在阀门密封的尺寸设计配合上予以高度重视,同时在密封件的材料和配方上更为重要。目前在阀门中最关键的控制逸散部件是阀杆填料密封,因为这是唯一发生动态接触的密封表面,并且介于常压的外部环境和阀门内部高压之间。
有许多不同的阀杆密封结构可实现低逸散控制。最常见的方法是阀杆填料。填料可由膨胀石墨以及增强纤维或聚四氟乙烯编织或模压而成。弹簧蓄能密封件也是常见的一种结构。一些阀门使用金属波纹管实现密封,由于这种类型的密封一旦失效会造成灾难性的渗漏,所以上部填料次密封往往是必需的。
成功的阀门密封三大要素:
使用高质量可靠的阀杆密封和正确选择阀杆密封
阀门状况适宜阀门密封
正确安装阀门密封
这三个要素是同等重要的,一旦有一个要素未能满足就将导致低逸散密封的失败。认证测试过程的第一步是根据这些低逸散要求选择一个能够实现低逸散密封的阀杆密封。低逸散填料往往含有特殊的填充剂和阻隔剂,使它们结构致密,能够不透水、甚至防止最小的分子如氦分子外透。通常在高温工况下使用石墨填料。纯石墨在密封大分子,比如水分子,就是在蒸汽工况应用中的一种极好的密封材料;但在密封烃类介质和气体类比如氦气时,纯石墨结构就必须充满其他材料。聚四氟乙烯填料有良好的密封性能,但仅限于低温度,最高不超过260°C,这也限制了它们在需要防火性能的工况中的应用。
弹簧蓄能密封件是聚合物密封通过低压时弹簧元件的张力,高压时通过内部系统的压力张紧实现密封。它们可以用不同的聚合物材料比如聚四氟乙烯作为一个选择。有时需要备环来提高可靠性和耐高压能力。使用的弹簧往往由耐腐蚀材料而成,保证在极端条件的可靠性。在超低温工况中,弹簧蓄能密封件通常使用特殊材料的夹套和弹簧,因为普通填料往往是一个不太合适的解决方案。
正如前面所讨论的仅仅选用低逸散阀杆密封本身并不能保证阀门低逸散性能。因此,经常需要对阀门的设计做一定的改善使之适合低逸散控制性能。下文将详细讨论经我们对阀门进行的主要工程技术改善实践,以满足低逸散的性能。
阀门部件的机械强度
阀杆填料的密封应力是由填料压盖和填料压套直接作用形成的。这个力传递至填料而形成径向的作用力。这种径向作用力使得填料产生变形并密封,也对阀杆形成摩擦力。压盖施加的力越高,就形成越高的密封应力和更低的泄漏。所以,为了让低逸散填料取得良好的效果,需要一个相对较高的密封应力作用于填料。常规的阀门通常没有结构强度来满足这些需求,因此填料函的配置如活节螺栓和压盖的改善通常是非常必要的;另比如升级成屈服强度更高的活节螺栓材料。较高的密封应力的缺点是增加阀杆的摩擦力。当设计对阀杆摩擦力敏感的手轮或手动驱动阀门、执行器或电机驱动的气动或电动阀时,这是需要考虑的。
填料函的间隙
填料函间隙通常影响阀门填料的挤出,特别是在要求密封应力更高的低逸散填料情况下。挤出的填料材料会直接导致填料本身的完整性破坏和体积损失,同时也直接造成了填料密封应力的损失。这意味着,填料函间隙需要保持到最小的限度,同时保持正确的阀门可操作性。关键的位置通常在填料函底部、填料压套内径和填料压套外径。一些其他设计特性如填料函和其它部件的倒角和圆角需要同时被考虑,以避免造成填料挤出。
阀杆粗糙度
阀杆的表面粗糙度是使阀门能够满足低逸散控制要求的关键。过高或过低的表面粗糙度可能造成填料石墨材料被带出,因此,粗糙度必须调整。过低的阀杆粗糙度可引起石墨导致滑粘作用而产生问题。填料的安装填料的安装过程对于低逸散控制是至关重要的。在实验室环境中填料的安装过程可能与在使用现场更换阀门填料并不相同,也可能与阀门制造厂家的安装过程略有差异。正确的安装步骤是非常重要的,这需要被认真对待,尤其是针对于低逸散控制阀门。安装的过程需要特别注意填料的安装不会造成填料的损坏并确保每一圈填料都获得足够的密封应力,以使其密封良好。这个可能需要一定反复的实验和失败方能最终获得期望的结果。
总结
满足低逸散排放标准的要求是一个具有挑战性的任务,然而这并不是一个不可能完成的任务。由于阀杆密封是在这方面最重要的部件,因此正确选择阀杆密封非常重要。要确保阀门满足要求,需让密封实现最佳的密封功能,并确保密封正确的安装。