Регулирующий клапан является одним из оконечных компонентов системы автоматического управления.

Из-за существования на химических заводах многих рабочих условий с высокими температурами и высоким давлением некоторые среды обладают сильной коррозионной активностью и токсичностью, а также являются легковоспламеняющимися и взрывоопасными. Когда уплотнение клапана протекает, это не только приводит к расточительству сырья, но также приводит к серьезному загрязнению окружающей среды и даже к авариям, которые ставят под угрозу жизнь, например, к пожарам, взрывам и отравлениям.

Поэтому вопросу протечек сальника регулирующего клапана следует уделять достаточно внимания, и очень важно разумно выбирать уплотнительную набивку при проектировании и выборе.

Что касается уплотнения регулирующих клапанов, в сочетании с соответствующей информацией в этом документе анализируется конструктивная форма сальниковой коробки регулирующего клапана, чтобы представить характеристики и сценарии применения политетрафторэтилена и гибкого графитового уплотнения, а также кратко описывается разумный выбор уплотнения для регулирующих клапанов. .


01 Функция и классификация уплотнения регулирующего клапана

Регулирующий клапан состоит из внутренних компонентов клапана и корпуса клапана. Внутренние компоненты клапана включают сердечник клапана, шток клапана, сальниковую коробку и верхнюю крышку клапана. Компонент сальниковой коробки используется для герметизации штока клапана, в которой используются упругие методы для предотвращения утечки технологической среды на поверхность штока клапана посредством возвратно-поступательного или вращательного движения. Это неотъемлемая часть корпуса клапана. Герметизация штока клапанов практически всегда достигается с помощью сальниковых коробок. Набивка регулирующего клапана представляет собой наполнитель для динамического уплотнения, обычно устанавливаемый в сальниковую коробку верхней крышки клапана. Его функция – предотвращение утечки контролируемой среды, вызванной движением штока клапана.

Обычно используемые наполнители в основном делятся на две категории в зависимости от их материалов: политетрафторэтилен и гибкий графит.
Политетрафторэтилен (ПТФЭ):
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) представляет собой полимерное соединение, полимеризованное из тетрафторэтилена, которое обладает превосходной химической стабильностью, коррозионной стойкостью, герметизацией, высокой смазывающей способностью, отсутствием вязкости, электроизоляцией и хорошей способностью против старения. Его коррозионная стойкость превосходит даже стекло и керамику, а также хорошая коррозионная стойкость даже к сильным кислотам, основаниям и окислителям, что делает его идеальным герметизирующим материалом. Однако его термостойкость плохая, и политетрафторэтилен начинает подвергаться минимальному растрескиванию при температуре выше 200 ° C. Он подвергается сжатию, нагреву и ползучести, что влияет на его герметизирующие характеристики и не подходит для применений с расплавленными щелочами или фторидами. Обычно используемые наполнители из ПТФЭ включают в себя

Формовочный тканый упаковочный материал из политетрафторэтилена изготовлен из рыхлого тканого и прессованного политетрафторэтилена, который представляет собой открытый материал с хорошей гибкостью, долговечностью, хорошим уплотняющим эффектом и легкой заменой. Это наиболее широко используемый материал.

Наполнитель из политетрафторэтилена V-образной формы обычно изготавливается путем точения стержня из политетрафторэтилена, а структура наполнителя имеет V-образную форму. При нажатии с обоих концов, благодаря низкому коэффициенту трения политетрафторэтилена, он обладает смазкой и хорошими герметизирующими характеристиками. Характеристика V-образного сальникового кольца заключается в том, что под давлением среды внутри клапана кромка наружного кольца сальника всегда плотно прилегает к внутренней стенке сальниковой коробки при ее открытии, обеспечивая статическое уплотнение. Под одинаковым давлением при открытии кромка внутреннего кольца сальника всегда плотно прилегает к стержню клапана, обеспечивая динамическое уплотнение. Таким образом, даже если шток клапана перемещается вверх и вниз, он все равно может обеспечить герметичность.

Графитовый наполнитель из ПТФЭ улучшает сопротивление ползучести и теплопроводность политетрафторэтилена за счет добавления некоторого количества стеклянных волокон, графита и дисульфида молибдена. Однако при этом увеличивается твердость, снижается коррозионная стойкость и снижается эффективность уплотнения.


Гибкий графит
Гибкие графитовые материалы относятся к неволокнистым материалам, которые удаляют примеси из природного чешуйчатого графита, а затем подвергаются сильной окислительной обработке смешанной кислотой с образованием окисленного графита. Окисленный графит выделяет углекислый газ при термическом разложении, быстро расширяясь в объеме и превращаясь в рыхлый, мягкий и упругий гибкий графит. Это материал с длительным сроком службы и хорошими герметизирующими характеристиками.

Характеристики гибкого графита
Имеет превосходную термостойкость и морозостойкость.
Гибкий графит практически не проявляет изменений своих физических свойств от сверхнизких температур -250°С до высоких температур +600°С.

Отличная стойкость к химической коррозии.
Гибкий графит корродирует в сильных окислительных средах, таких как азотная кислота и концентрированная серная кислота, но практически не подвержен коррозии в других кислотах, основаниях и растворителях.

• Обладает хорошими самосмазывающимися свойствами.
Гибкий графит, как и природный графит, склонен к скольжению под воздействием внешних сил, поэтому обладает самосмазывающимися свойствами и хорошими герметизирующими характеристиками.

Благодаря своей пористой природе и волнистости он обладает хорошей эластичностью и гибкостью.
Когда вал или втулка вала испытывают радиальное круговое биение из-за эксцентриситета во время изготовления, установки и т. д., он имеет достаточную плавучесть. Даже если графит треснет, он все равно может хорошо прилегать, обеспечивая плотную посадку и предотвращая утечку.

Типы графитовых наполнителей
• Нитчатые или тканые.
Этот тип набивки обладает большей эластичностью, лучше обволакивает стержень клапана и очищает поверхность стержня клапана. Плетеные графитовые наполнители могут преодолеть утечку, вызванную износом других типов графитовых наполнителей, но тканые графитовые наполнители склонны к проникновению из-за своей нитевидной структуры, вызывающей пустоты.

• Чешуйчатый графит.
Уплотнительное кольцо, изготовленное путем прессования нескольких графитовых пластин, имеет текстуру, перпендикулярную поверхности стержня клапана, образующую квадратное поперечное сечение. Таким образом, в жидкость нелегко проникнуть, но она также снижает соотношение осевого давления к радиальному давлению, что требует большей силы зажима для уплотнения.

Изогнутый графит.
Его текстура параллельна осевому направлению стержня клапана и обработана несколькими листами графита. Давление изогнутого графита при прессовании значительно превышает его рабочее давление, поэтому он не даст повторной усадки в сальниковой коробке. Из принципа известно, что в него легко проникнуть при высоких температурах. Но благодаря простоте обработки и низкой цене он в настоящее время широко используется.



Основные причины утечки через уплотнение 02.
При фактическом использовании регулирующих клапанов на объекте могут возникнуть различные причины утечки из уплотнения. При техническом обслуживании на месте следует проводить конкретный анализ и оценку на основе фактического использования клапана, чтобы принципиально устранить причины утечек и устранить угрозы безопасности.
В соответствии с характером утечки основные причины можно резюмировать следующим образом:

01
Неправильный выбор материала и типа наполнителя: если наполнитель из ПТФЭ используется в рабочих условиях 150 ℃ -200 ℃, при работе наполнитель будет испытывать небольшую ползучесть. долгое время нахождения в критических условиях, а под действием среды высокого давления герметизирующие свойства наполнителя снизятся; Например, в средах с сильной проницаемостью, таких как жидкий аммиак, деготь и топливо, используются тканые наполнители, которые подвержены утечкам из-за воздействия сред с высокой температурой и высоким давлением.

02
Неправильный способ установки сальника: После установки сальника в сальниковую коробку к нему через сальник прикладывается осевое давление. За счет пластичности набивки создается радиальная сила и она находится в тесном контакте со стержнем клапана. Если упаковка затягивается и ослабляется во время установки, сила оказывается неравномерной, что делает контакт очень неравномерным. Некоторые части контакта ослаблены или даже не соприкасаются, что приводит к утечке уплотнения.

03
Во время использования регулирующего клапана между штоком клапана и набивкой происходит относительное движение, которое называется осевым движением. Во время эксплуатации, под воздействием высокой температуры, высокого давления и высокопроницаемых жидких сред, сальниковая коробка регулирующего клапана также становится местом, где чаще возникают утечки. Основной причиной утечки наполнителя является межфазная утечка, а для текстильных наполнителей также может возникать утечка (утечка рабочей среды наружу по небольшим зазорам между волокнами наполнителя). Утечка на границе раздела штока клапана и сальниковой набивки вызвана постепенным ослаблением контактного давления набивки, старением и потерей эластичности самой набивки. В это время рабочая среда будет вытекать наружу по контактному зазору между набивкой и штоком клапана.

04
Частая работа регулирующего клапана, изгиб стержня клапана, износ, коррозия, снижение плавности хода вызывают износ уплотнений и протечки.

05
Регулирующий клапан претерпевает изменения в условиях эксплуатации, например, в процессе запуска и нагрева устройства, когда регулирующий клапан претерпевает переход из холодного состояния в горячее, изменение горячей среды является значительным, а шток клапана подвергается термическому расширению, что приводит к увеличению зазора уплотнения и серьезной утечке уплотнения.

06
Ослабленный или перекошенный сальник или горизонтальная установка регулирующего клапана могут привести к плохому контакту между штоком клапана и уплотнением, а также к чрезмерному или недостаточному зазору.


03 Меры по предотвращению протечек сальника

Для удобства упаковки срезать фаску сверху сальниковой коробки и установить на дно сальниковой коробки коррозионностойкое металлическое защитное кольцо с соответствующим зазором (поверхность контакта с набивкой не должна быть наклонена) во избежание выталкивания набивки под действием среднего давления.

02 Улучшите точность и гладкость поверхности стержня клапана и сальниковой коробки. Если сумма коэффициентов трения между различными подвижными компонентами равна нулю, сила, действующая на сальник, может равномерно передаваться на всю набивку без какого-либо ослабления. Реальная общая сила трения существует и не может быть равна нулю. Радиальная сила, действующая на набивку, уменьшается по мере увеличения или уменьшения расстояния от сальника. Чем больше сила трения, тем больше ослабление давления. Как только давление уплотнения превышает силу, действующую на набивку, она начинает протекать. Поэтому во время технического обслуживания на штоке клапана и сальниковой коробке не должно быть царапин, выбоин или износа, а гладкость должна быть хорошей.

Выбор соответствующих материалов должен обладать способностью противостоять изменениям температуры, сопротивлению ползучести, сопротивлению релаксации и стойкости к окислению. В общем, если условия соблюдены, предпочтение отдается ПТФЭ, а если нет, то выбирают графит. Также можно использовать смешанные наполнители: во-первых, для использования можно смешивать графитовые наполнители и наполнители из ПТФЭ; Второй метод – смешать уплотнительное кольцо и V-образную набивку. Графитовые наполнители можно использовать для сред с высокой проницаемостью.

При установке наполнителя его следует добавлять по одному и сжимать по одному с помощью пресса, чтобы обеспечить равномерное воздействие на наполнитель. Отверстие заливной горловины должно быть расположено в шахматном порядке под углом 90° или 120°, а количество кругов заливной горловины должно быть соответствующим, чтобы исключить утечку. Установка меньшего количества сальника может привести к попаданию в сальниковую коробку и легко вызвать утечку.

Для уплотнения из ПТФЭ с пружинным действием винты сальника должны быть затянуты симметрично и без перекоса. Другие типы наполнителей не нужно затягивать слишком туго, чтобы предотвратить утечку.

После ввода в эксплуатацию нового клапана или вновь отремонтированного регулирующего клапана необходимо проверить герметичность упаковки. Если есть какие-либо утечки, их следует устранить своевременно, чтобы предотвратить увеличение утечки через уплотнение.



05 Меры предосторожности при использовании

При резке фасонного заполнителя 01 используйте срез под углом 45°, а при монтаже каждый срез должен быть в шахматном порядке на 90° или 120°.

При использовании политетрафторэтилена для формирования наполнителей под высоким давлением следует обращать внимание на характеристики хладотекучести.

03 Гибкое графитовое кольцо, используемое отдельно, имеет плохой уплотняющий эффект и его следует комбинировать с наполнителем из графитовой оплетки.

04 Графитовые наполнители нельзя использовать с сильными окислителями, такими как концентрированная серная кислота, концентрированная азотная кислота и другие среды.

Точность размеров и шероховатость поверхности сальниковой коробки 05, а также точность размеров и шероховатость поверхности стержня клапана являются ключевыми факторами, влияющими на герметичность формованной набивки.