摘 要：針對閘閥閥桿填料密封泄漏的問題，介紹了密封填料的選擇和閘閥填料壓蓋密封件結構的技術改進措施。實踐證明，閘閥填料密封件的改造不僅能夠解決密封滲漏，消除安全隱患，而且取得了較好的經濟效益。
關鍵詞：閘閥;填料密封件;螺旋壓蓋
1 閘閥填料密封件存在的問題
在儲輸油系統中，閘閥數量大，種類和規格也最多，分別置于泵房、流量計間、閥組區等爆炸危險場所。由于閘閥填料和密封件結構本身的原因，導致閘閥閥桿填料密封處普遍發生泄漏，給安全生產帶來了極大的隱患，是輸油設備整治中的一大頑癥。
閘閥閥桿填料密封函中的填料基本上都是浸油石棉盤根，這種軟填料幾乎每年都需要進行防漏處理，有的還需要更換。特別是在更換盤根填料時，填料箱內很難清理干凈，導致填料擠壓不均出現泄漏。在長輸管線上閘閥無一例外地都要在停輸檢修時進行密封填料的更換、增補或者緊固，有的甚至在一年內需要整治幾次。如果是截止閥，還要考慮出口端是否有壓力介質，處理難度更大，這種石棉類軟質填料密封給日常的維護保養帶來了許多不便。另外，現有閘閥的填料壓蓋是通過一對對開式的壓板控制壓環來壓緊填料實現密封的，這種結構的密封件最大的缺點就是在閥門填料處發生泄漏而緊固盤根時，很容易使填料受力不均勻而損壞填料，并且處于高壓工作狀態的閥門在緊固時，會由于填料受力不均而使介質噴出，產生危險。
2 閘閥填料密封件改進措施
2.1 正確選擇密封填料類型和材料
填料材料分以下幾種類型：① 油浸石棉盤根。其極限使用壓力為 4.5 M Pa，極限使用溫度為250℃，具有柔性好、耐腐蝕、強度大、結構簡單、造價低廉等優點，其缺點是在有機物及結晶水的作用下容易產生分解、炭化、揮發，增加對閥桿的磨損，盤根變形，造成失重，產生間隙，缺乏彈性。 ②碳纖維柔性石墨。使用碳素纖維編織柔性石墨成形填料。柔性石墨具有適用溫度范圍廣，自潤滑性能強等優點，但是造價高，不容易補償加工誤差，耐滲透性一般，結構松散。為了克服石墨填料強度低的缺點，把碳素纖維等其它編織填料放置在石墨填料的上下方合并使用，效果更好。③ 耐油橡膠。耐油橡膠的極限使用壓力為 8 MPa，工作溫度為 -35～100℃, 老化系數為(75℃±2℃)×96 h不小于 0.8% ，硬度(邵爾 A 型)為75±5。具有良好的耐油性、耐磨性、易壓縮，造價低。缺點是適用溫度范圍小。④ 聚四氟乙烯。聚四氟乙烯的極限使用壓力為31.5 MPa， 工作溫度為-180～250℃，密度為2.1～2.2 g/cm3, 模壓成品收縮率為1% ～5%，壓縮強度為 1.1 MPa。具有優異的化學穩定性，與強酸、強堿、氧化劑均不起反應，有很好的耐熱、耐寒、耐滲透性。但是缺點是成形尺寸精度低、壓縮性差、造價較高。
以上各種材料單獨使用作為閥桿填料時均有一定的缺陷。因此，應該根據閘閥的使用條件，將幾種密封件組合使用，以便使密封的整體性能加強，如將聚四氟乙烯密封圈和耐油橡膠油封圈組合安裝。
2.2 合理選擇填料尺寸，正確安裝填料合理選擇填料的寬度B，既能達到滿意的密封效果，又可以提高使用壽命。根據閥桿直徑 d 來確定填料寬度B，我國填料寬度 B 已經標準化，摘錄 JB1712-7《 5石棉填料》如表 1。
填料圈數 Z 一般與介質工作壓力成正比，我國填料函深度 H 和填料圈數也已經標準化，摘錄JB1707-7 《5 填料函尺寸》如表 2，表中D0 為填料函內徑。
對于軟填料的合理圈數要根據實際情況和使用效果的優劣綜合考慮。同時還要正確安裝填料，填料安裝質量對于密封填料的使用壽命和密封效果是十分重要的，因此在安裝填料前先清理閥桿和填料函，軟填料的各圈切口應呈 45° 斜面，每圈的切口應相互錯開 90° 或180°，且應有5%～10% (最大不超過 20% )的預壓縮量;填料裝拆時要避免劃傷內腔和閥桿表面;裝配時,最好使用扭力扳手,以施加合適的填料壓緊力;裝配之后,應作啟閉試驗,直至滿意后為止。
2.3 改進閘閥填料壓蓋密封件結構
黃島油庫最近研制出一種新型的閘閥填料壓蓋密封件結構，它是在廣州軍區 54034 部隊研制出的閘閥填料壓蓋應急器的基礎上進行改進的，是一種替代老式閘閥填料壓蓋的新型壓蓋，其結構簡圖如圖 1。
這種填料密封件采用的是碳纖維柔性石墨與聚四氟乙烯粘貼制成的墊片填料，共分 4 層墊片，每圈的切口相互錯開 90° ，留有適當的預壓縮量，并且最后一層墊片的切口用尼龍線和石棉線纏緊，以便在螺旋壓蓋密封器上下移動時，底層圈不張開。
這種螺旋壓蓋密封器由填料壓筒、螺旋活動器和可活動墊片 3 部分組成。 它保持原有閥體、閥桿、手輪、銅圈和閘板的配合結構，其特征是在填料筒上部閥桿上裝有一對共有同心圓的螺旋活動器和可活動墊片，螺旋活動器和可活動墊片是連為一體的，并且它們之間又是活動的，在對填料進行調節時，它們之間產生的是固有的滑動摩擦。通過螺旋活動器的旋轉對可活動墊片的升降進行調節，來壓緊填料實現密封。與以前的閘閥填料壓蓋應急器相比，一個最突出的優點就是：閘閥填料壓蓋應急器在對密封填料進行調節時，很容易使壓板兩邊用力不均，導致填料發生偏移、介質產生泄漏; 而用螺旋壓蓋密封器對密封填料進行調節時，通過專用扳手對螺旋活動器進行調節，僅僅只是通過螺旋活動器對可活動墊片的控制來實現，并且不會在可活動墊片與填料之間產生滑動摩擦，對密封填料只是在整體上的壓縮，使填料受力均勻，有利于保護填料和延長填料的使用壽命。同時，它還具有結構簡單、使用方便、安全可靠等特點。尤其是對承壓的閥門產生泄漏時，可以在不停工的情況下進行處理，具有較大的實用價值。
3 應用效果
黃島油庫新庫區于 2001 年 8 月從青島港務局油港公司收購大型閘閥 230 多個，由于使用年限較長，并且收購前缺乏日常的維護保養， 跑冒滴漏現象非常嚴重的閥門就多達 46 個。 2004 年， 經調查發現，絕大部分閥門漏油都是由于密封不嚴所致，從而提出了對閘閥密封件進行改造的建議，并付諸實施。填料采用的是碳纖維柔性石墨與聚四氟乙烯墊片，密封件結構采用的是螺旋壓蓋密封件。現已改造完成 46 臺，從改造后的運行情況來看，效果良好，不僅安全效益明顯，而且經濟效益顯著。以前對閥門進行整治，每個閥門每年需要整治兩次，每整治一次大約需 1 450 元，每年需花費約 13.34×104 元。對閘閥密封件進行改造，每臺改造費用約 3 150 元， 總費用約14.49×104 元，密封件改造費用一年即可基本收回, 以后每年將節約費用約 13×104 元,經濟效益顯著。改造后的閥門如再有滲漏, 只需調節螺旋壓蓋活動器即可,即使在填料完全失效的情況下，只需更換填料，費用極低。
改造后的閘閥一方面成本低、較好地解決了密封滲漏問題，另一方面減輕了維修人員的勞動強度，節省了維修時間，節約了維修費用。這種填料密封件改造方式可以廣泛應用于油庫、油田、化工廠、水利等行業的閘閥及具有類似結構的閘閥。
【參考文獻】
1 黃春芳.原油管道輸送技術.北京：中國石化出版社，2003
2 郝寶根，等.油庫實用堵漏技術.北京：中國石化出版社，2004
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