调节阀填料的使用状态及特点

调节阀填料的使用状况及特点

    目前,中石油乌鲁木齐石化分公司化肥厂在线运行的调节阀1150 台左右,其特点为高温、高压、有毒有害介质较多。乌石化化肥厂调节阀常用的填料一般分为: ①聚四氟乙烯“V”填料:其特点为润滑性好,有*的抗化学腐蚀性能,物理性能和化学性能稳定,是一种很好的密封材料。缺点是耐温差,不能用于200 ℃以上的高温,也不能用于熔融状态的碱金属以及高温的氟、*等介质。②石棉2聚四氟乙烯填料:把浸渍有聚四氟乙烯的石棉压制成环或编制盘根。使用时加入适当的润滑油或矿物脂,可用于高温、高压。③石棉2石墨:一般用于高温、高压和非腐蚀介质系统,但必须安装注油器以便注油润滑。一些增强型的石棉2石墨填料耐高温、高压（35MPa 、600 ℃） 。④石墨环填料:石墨填料是一种新型填料,具有密封性好、润滑性好、化学惰性强、耐腐蚀、耐高低温（ -200～600 ℃） 等优点,缺点是不能用于强氧化剂。
    石墨环填料从结构上分为丝状石墨、片状石墨和弯片状石墨。丝状石墨是编丝状结构,与其他两种结构相比弹性更好,净化阀杆表面好。片状石墨把若干个片板压制成方型,由于填料环的纹理和阀杆表面垂直,流体不易渗透,轴向压力与径向压力比值减少,所以需要较大的压紧力。弯片状石墨在加工时,先把石墨片包绕在圆形心轴上,模压到预定的密度。片状石墨或弯片状石墨在压制时的压力要比它工作时的压力高的多,所以它在填料中不会再收缩。
    这4 种填料根本无法满足实际应用,易老化、易破损。
    调节阀填料大部分为单一填料装配方法,一个填料函全部装配一种填料,很少使用不同种填料装配方法。单一填料装配方法的缺陷:填料易老化和破损,使用寿命短,填料没有互补弹性,润滑互补性差,强度互补性差,外漏的可能性大。
    调节阀填料函的设计、填料的质量、装配方法直接影响调节阀的使用寿命。填料外漏影响装置运行,严重时必须带压堵漏,一般带压堵漏过的调节阀失去调节作用。为解决这一问题,对调节阀填料函的设计、填料的选择、填料的装配方法进行初步研究,根据调节阀的填料特性及使用环境提出新的装配方法,解决调节阀外漏难题。

    2 填料装配方法的改进

    填料外漏典型的调节阀主要是蒸汽调节阀,如锅炉减温水01022TCV2321A/ B、01022TCV2323A/B、01022TCV2421A/ B、01022TCV2423A/ B 等8 台调节阀。锅炉减温水调节阀填料外漏影响锅炉运行,在线带压堵漏,造成调节阀调节滞后,给系统工艺造成不稳定因素,影响生产。尿素HV2201、HV2901 阀,填料一旦外漏带压堵不住,就必须停车处理,检修维护量增大,同时污染环境。
    对以上填料的缺陷进行认真分析,总结出单一填料装配方法必须改进。以尿素HV2201 调节阀为例的改进方法为:HV2201 调节阀填料改造前由单一的聚四氟乙烯V 型填料和金属隔套组成,如图1 所示。改进后的调节阀填料如图2 所示。

   　改造前填料的两段都是V 型聚四氟乙烯填料,中间有一个100mm 的金属隔套,占去了填料函的50 %的长度,聚四氟乙烯填料在200 ℃左右产生老化,强度低,收缩率高,不能满足调节阀长周期运行要求。实际应用中,运行不到120 d 就有外漏现象,处理方法是紧固填料,200 d 后就要带压堵漏。改进后的填料装配方法通过实际应用可延长到600 d 甚至2～6 a 。
    从图2 可以看出HV2201 填料改造的装配优点,在填料函的zui底段加了一个<30mm ×<20mm×3mm 的SUS316L 金属垫片的作用是当阀轴与阀体导向间隙增大时进行弥补,不致于介质腐蚀填料;组合填料主要有成型石墨环或石墨环盘根、石棉2聚四氟乙烯盘根、石棉2石墨盘根;<30mm ×<20mm×3mm 的聚四氟乙烯的垫片（如果是蒸汽阀则采用金属制品） ,以增强填料的强度,隔套的两段根据需要加入若干个组合填料和聚四氟乙烯的垫片;中间加入由原来100mm 的金属隔套改为<30mm ×<20mm ×40mm的聚四氟乙烯隔套。
    锅炉减温水01022TCV2321A/ B、01022TCV2323A/B、01022TCV2421A/ B、01022TCV2423A/ B 调节阀和尿素HV2901 蒸汽调节阀,采用的和HV2201 填料改造后装配方法基本相同,只是填料函的zui底段SUSL 金属弥补垫片改为紫铜材料制成,组合填料之间的增强垫片由聚四氟乙烯改为紫铜材料制成;组合填料采用石墨（含有金属丝） 、石棉2石墨（含有金属丝） 、石墨。
    调节阀由单一填料装配方法改为复合填料装配方法的优点: ①避免填料的老化现象,延长调节阀整体运行效果和使用寿命。②增强调节阀的填料相互之间的有效弹性,在实际应用过程中不断补偿,延长调节阀在线运行时间。③从改进后的复合填料装配方法中的“组合填料”可以看出,填料的自润滑性有较高的提高,不像单一填料装配的填料润滑性差,解决了调节阀自润滑问题,减少调节阀外漏现象。④调节阀填料函增强垫片的加入,使整个填料组成强度有着较大的提高,就意味着填料可以在较高的压力下使用,填料不易破损,是延长调节阀填料使用寿命重要手段。⑤调节阀填料函弥补垫片的加入,有效解决了调节阀填料的侵蚀和腐蚀问题,极大的提高调节阀填料的强度、润滑性、有效弹性,是防止调节阀填料外漏*的方法。⑥减少调节阀填料函的隔套长度,增加有效填料的长度,是保证调节阀填料函的整体有效密封效果,对延长调节阀填料防止外漏有着积极的作用。
    综上所述,调节阀由单一填料装配方法改为复合填料装配方法是在大型合成氨厂尝试。实践证明可延长调节阀使用寿命,解决了调节阀填料外漏的难题,减少了调节阀维护、堵漏劳动强度,为“长、满、优”生产奠定了坚实的基础。