電站閥門密封性能分析

仲崇峰

摘 要：在電站系統中，閥門是重要的流體控制設備，電站閥門的質量對于電站系統能否安全穩定運行，起到了至關重要的作用。在電站系統的實際運行過程中，有一部分電站事故是由于電站閥門出現泄漏所造成的。因此，研究如何提高電站閥門的性能，降低泄漏問題的發生概率，具有重要的理論意義和現實意義。文章在簡要敘述電站閥門密封原理的基礎上，對于引起閥門泄漏的原因進行分析，提出了改進電站閥門密封性能的相關措施，以供參考。

關鍵詞：電站閥門；密封；泄漏

引言

隨著科學技術的不斷發展，為了保障電站系統的穩定運行，對于電站閥門的密封性能提出了愈來愈高的要求。如果閥門的密封性能不好，就會出現泄漏問題，不僅影響了設備的正常運行，還會產生嚴重的經濟損失。電站閥門的泄漏主要由兩種形式，即內漏和外漏。其中，內漏問題主要發生在閥座與關閉件的接觸面上。在填料函以及連接法蘭的墊片處則容易出現外漏問題。接下來，文章將對于電站閥門的密封形式、密封原理以及影響密封性能的主要因素進行詳細地分析與探討。

1 電站閥門的密封形式

電站閥門的密封形式可以大致分為以下兩種形式：（1）接觸密

封；（2）非接觸密封。靠密封力使密封面相互靠緊、接觸并嵌入以減小或消除間隙的各類密封為接觸密封，例如：閥座密封面、填料與閥桿及法蘭密封等。密封面間預留固定的裝配間隙，無需密封力壓緊密封面的各類密封為非接觸密封。根據接觸密封副相對運動可以分為動密封和靜密封。動密封既包括接觸型，也包括非接觸型。與動密封相比，靜密封從總體上來看都屬于接觸密封。受摩擦磨損等因素的限制，通常來講，接觸型動密封具有一定的局限性，僅在密封面相對運動速度不高的場合得到應用。

根據密封材料的彈性性質，還可以將電站閥門中的接觸型密封劃分為彈性密封與非彈性密封。其中，彈性密封的彈性體是用高分子彈性材料制成的。而非彈性體密封面是用金屬或石墨等非彈性體材料制成的。彈性密封的密封性比較好，不但結構簡單，價格相對來講也不高，但是由于適用的溫度范圍較窄，通常用于參數不高的密封。非彈性密封對于加工精度的要求比較高，因此，在溫度方面的使用范圍寬，能夠適用于高參數密封。

2 電站閥門的密封原理

閥門的密封功能主要是為了防止泄漏。閥門出現泄漏的原因有多個方面，主要包括以下兩點：（1）密封副之間存在著間隙；（2）密封副的兩側存在著壓差。其中，密封副之間存在間隙是影響電站閥門密封性能的主要因素。因此，電站閥門的基本原理是采用多種方式避免介質的泄漏。

電站閥門的表面結構是由兩部分構成的，波峰間距離的波紋度和散布在波形面上非常小的不平整度構成的粗糙度。為了提高電站閥門的密封性能，避免介質泄漏，密封表面間的間隙理論上應當小于流體分子直徑。但是，在實際應用過程中，電站閥門表面結構的金屬即使被精細地研磨，其糙度仍然大于水分子直徑的三十倍。由此可知，通過采用降低密封面粗糙度的這一方法，是很難提高電站閥門的密封性。只能通過加大比壓，對于密封面上的微觀輪廓峰進行壓平，使其產生塑性變形，才能保證間隙變小，最終達到對于流體的密封效果。

3 影響閥門密封性能的因素

電站閥門在實際應用的過程中，有時會受到介質的物理性質、密封比壓、密封副結構及質量等因素的影響，使得電站閥門的密封性能降低，出現流體的泄漏現象。

3.1 介質的物理性質

在電站閥門的應用過程中，介質的物理性質對其密封性能會產生一定的影響。介質的物理性質可以大致分為三個方面，即粘度、溫度以及親水性等。

通常來講，氣體的粘度要小于液體的粘度，氣體的滲透能力要強于液體。因此，除了飽和蒸汽以外，壓縮氣體比液體更容易發生泄漏。對于電站閥門進行密封試驗時，運用氣體做試驗，要比液體做試驗嚴格。尤其是用于氣體介質的電站閥門，一定要運用氣體來進行試驗。

受溫度的影響，氣體與液體的粘度也會發生變化。當溫度升高時，氣體的粘度會相應的增大，而液體的粘度會相應的減小。與此同時，溫度的變化還會引起零件尺寸的改變以及密封副的破壞與松弛。為了有效避免因溫度的變化而對電站閥門的密封性能產生影響，可以將閥門密封副設計成具有熱補償性。

接觸表面親水性是影響電站閥門密封性能的另一個重要的物理性質。就電站閥門的泄漏現象而言，通常是由于毛細孔特性所引起的。當接觸表面有一層很薄的油膜時，其親水性就會受到一定的破壞。因此，為了保證電站閥門的密封性能，在做密封試驗時，應當盡可能的除去閥腔內密封面上的油脂。

3.2 密封面比壓

密封面比壓對于電站閥門的密封性能也會產生一定的影響。比壓的大小不僅會影響電站閥門的密封性能，還會對其使用壽命產生直接的影響。比壓的大小是由閥前與閥后的壓力差以及外加密封力所決定的。通常情況下，比壓過小，容易引起電站閥門泄漏現象的發生；比壓過大，電站閥門容易受到損壞。因此，為了保證電站閥門的密封性能，應當在設計的過程中，綜合考量多方面的影響因素，確定出最合理的比壓大小。

3.3 密封副結構

密封副的結構并不是絕對剛性的。如果受到溫度的變化，或者是外加密封力等因素的影響，密封副的結構就會出現一定的變化，從而對于密封副之間的相互作用力產生不利的影響，最終降低了閥門的整體密封性能。因此，為了有效避免因密封副結構變化而降低電站閥門的密封性能，應當確保密封件具有彈性變形能力。

3.4 密封副質量

密封副的質量同樣會影響電站閥門的整體密封性能。具體來講密封副質量的高低，主要是由材料選擇、匹配以及制造精度來決定的。就材料選擇方面而言，為了提高電站閥門的整體密封性能，在閥門閥桿填料函密封結構形式已經確定的前提下，應當盡可能的選擇摩擦系數小、彈性好以及耐腐蝕性強的密封填料。當閥瓣與閥座密封面吻合度比較高時，就會在一定程度上增加流體的阻力，從而提高了電站閥門的密封性。

4 增強電站閥門密封性能的相關措施

通過上文的分析可知，電站閥門在具體應用的過程中，其密封性能會受到多方面因素的影響。為了增強電站閥門密封性能、防止泄漏現象的發生概率，可以采用以下幾點措施：首先，在材料許用應力范圍內，可以適當的加大比壓，將密封面上微觀高峰壓平，生產彈性塑性變形，確保密封面的間隙變小，增強閥門的密封性能。其次，當密封副采用油脂密封時，應當注意確保油膜的完好無損，從而提高電站閥門的密封性能。再次，密封件應具有一定的彈性變形，以補償溫度及結構變化引起的密封副之間相互作用力的下降。最后，電站閥門材料的選擇對各設備及所在系統的安全穩定運行起著非常關鍵的作用，因此，密封填料應選擇具有彈性及延伸性好、耐腐蝕性強、機械強度高、摩擦系數小的特性材料。

5 結束語

為了保障電站系統的穩定運行，閥門作為重要的流體控制設備，應當注重對于密封性能的提高。文章首先分析了電站閥門的密封形式，在此基礎上，探討了電站閥門的主要密封原理，并詳細介紹了影響密封性能的主要因素，從而提出增強電站閥門密封性能的相關措施，以供相關人員參考與借鑒。

參考文獻

[1]潘明浩.閥門密封性能探析[J].科協論壇（下半月），2011（02）.

[2]張杰峰.閥門泄漏原因和改進措施[J].科技風，2009（19）.

[3]鄭建農，孫葉柱.進口電站閥門選型分析[J].熱力發電，2007（02）.

[4]郭立峰，王邦坤.電站閥門維修及綠色再制造[J].中國設備工程，2007（06）.