文档介绍：高压角阀填料密封失效原因及结构改进
1 现状和存在的问题
在大化肥装置高压角阀是尿素工艺装置上相当重要的阀门， 这类 阀门承受的工况复杂、压力高、温度高、工艺介质腐蚀性强等。出现 故障的频率大， 我公司在大修开车运行不久就发生泄漏， 特别是在近 几年，大修后运行不久其填料密封就发生泄漏。 虽然我们在历年的检 修中用过不同的填料材质和不同的结构形式都不是很理想。 为此，我 们对高压角阀结构及原理进行分析， 希望找出密封失效的原因和改进 办法，确保阀门无泄漏运行。
2 高压角阀填料结构及密封原理
阀杆的开启由手轮转动， 通过蜗轮蜗杆带动传动机构将推力作用 在阀杆上， 阀杆克服一部管道内介质反力， 阀杆头部圆锥面和阀座相 接触，产生接触应力，当比压达到一定值时，实现密封，而阀杆与外 界的密封，采用填料盖压紧 V 形填料实现密封。填料的组装图如图 1， V形填料的结构如图2, V形填料的凸面尖角度为105°凹面角度90°, 填料的安装按图1所示逐一安装到位，因此，对V型填料的加工要求 和安装要求都较高，如果加工时 V形填料组的内、外径不一致，凸面 尖角直径与凹面尖角直径不一致, 在安装填料方法不当等, 在压紧填 料时会是填料受力及力中心发生偏移, 导致填料受力不均, 导致填料 唇部变形不一致,使唇尖的接触应力不一致而发生泄漏。
1—上压环填料 2 —V形填料3 —下压环填料
图1填料改造前组装示意图
图2 V形填料改造前示意图
3填料密封失效原因分析
通过对角阀泄漏分析发现，填料没有损坏，打开填料腔，拆出填 料观察发现，所有的V形填料唇边均有不同程度的变形和磨损，。填 料的安装方法正确，从V形填料特征来，整个填料密封失效是由于预 紧力不合适，且泄漏之前在填料腔内的V形填料已有蠕动发生。也有 个别情况是阀杆磨损、腐蚀造成泄漏的。我们认为有三种情况导致填 料失效过快而发生泄漏，一是初始预紧力过大，二是填料的加工误差， 三是填料安装方法不当。一般来说，填料加入填料函以后，通过压盖 对填料施加压力，使填料产生径向形变与阀杆紧密接触产生密封力， 如果安装过程中用力不均， 使填料与阀杆的接触不均匀甚至没有接触， 容易造成阀门填料泄露。
从填料损坏的情况看， 预紧力失当是造成填料密封失效的主要原 因，过大的预紧力，使得填料唇部与阀杆的接触应力过大，磨损力太 大，造成径向应力过大，使得填料唇部与阀杆的接触应力过大，摩擦 力太大，磨损加剧使填料很快失效。而预紧力不够，又无法保证填料 的密封。
4 填料密封结构的改进
为了保证密封的有效性， 又能避免填料因施加过大的预紧力而损 坏呢？为此要考虑三个方面的问题： 一是要尽量使径向压紧力均匀且 与泄漏压力规律一致， 使阀杆承压面受力均匀， 从而使阀杆磨损小而 且均匀； 二是使填料密封结构中的填料具有补偿能力、 足够的润滑性 和弹性；三是使密封的填料沿轴向抱紧力均匀分布， 因此我们探讨采 用填料自紧式密封结构， 达到其密封要求。 填料改造后的组合结构如 图
3。
不锈钢支承环7径向均布开4个©5的通孔，并在轴向钻4个© 2的孔与V型填料相通，介质的压力通过这两个小孔传给 V型填料, V形填料采用90°标准尖角，为了保证V形填料的稳定，中间设有支 承环3,同时它还有保护V形填料唇部作用。这样