閥門的密封性分析

1祝奉獻(xiàn) 2 吳希盼

（1萬納神核控股集團(tuán)有限公司2中國核電工程有限公司華東分公司，浙江 嘉興 314300）

閥門是各種管網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，一旦出現(xiàn)泄漏不僅會使工業(yè)生產(chǎn)受到一定影響，還會危及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，有時(shí)甚至?xí)绊懙缴鐣暮椭C穩(wěn)定，所以工作人員要高度重視閥門的密封性。為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對于閥門的密封性能提出了愈來愈高的要求。下面文章將會對閥門的密封形式進(jìn)行具體的分析。

一、閥門泄漏因素

（一）閥門填料的泄漏

閥桿和填料彼此之間會形成相對運(yùn)動的狀態(tài)，這會體現(xiàn)在閥門的使用過程中。閥門開關(guān)的次數(shù)越多，運(yùn)動也會越多。再加上溫度、壓力等的作用就會大幅度增加閥門填料泄漏的可能性，在這段時(shí)間里填料的壓力會逐步降低，從而老化，彈性也會降低。而壓力介質(zhì)會從填料與閥桿的接觸間隙向外泄漏，這種問題如果沒有得到妥善解決，隨著時(shí)間的流逝，就形成了填料吹走、閥桿脫離溝槽等問題，使泄漏面越來越大。

（二）法蘭的泄漏

造成法蘭泄漏的原因往往不止一個(gè)方面，比如密封墊片的壓緊力不夠、結(jié)合面的粗糙度與要求相差一定距離、墊片變形等，從而造成了密封墊片和法蘭沒有達(dá)到完全充分接觸而出現(xiàn)了縫隙，泄漏也就隨之產(chǎn)生了。同時(shí)導(dǎo)致法蘭面密封不嚴(yán)的原因還有螺栓變形或伸長、墊片老化、回彈力下降、龜裂等，這些同樣能產(chǎn)生泄漏。

（三）密封面的泄露

密封面的泄露往往是閥門泄露的主要原因，而導(dǎo)致密封面泄露的因素很多，包括密封面加工精度不夠、運(yùn)輸或安裝過程造成的密封面損傷、閥芯材質(zhì)對管道內(nèi)的溫度和壓力等的不適用而產(chǎn)生的裂紋、管道內(nèi)雜質(zhì)造成密封面無法完全閉合等。

二、閥門的密封形式

閥門的密封形式可以大致分為以下兩種形式：接觸密封、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(yù)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(jù)接觸密封副相對運(yùn)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。

三、密封原理

閥門密封主要任務(wù)是為了防止泄露發(fā)生。而閥門泄露的原因來自多個(gè)方面，主要有：密封副存在的間隙以及密封副兩側(cè)的壓差。影響閥門密封性能的主要原因就是密封副的間隙問題。所以閥門密封原理主要是采用各種方式來降低其泄漏。

波峰間距離的波紋度，分散于波形表面的較小的粗糙度是閥門表面的構(gòu)成。如果能夠降低或是避免了介質(zhì)泄漏問題，則能夠進(jìn)一步將閥門的密封性能再次提升。理想的狀況使密封表面間的間隙要小于流體分子直徑，但是實(shí)際中往往存在一些問題，很難達(dá)到這個(gè)理想的要求。也就是說，閥門表面結(jié)構(gòu)金屬即便打磨十分精細(xì)，但它的粗糙程度依然無法達(dá)到理想預(yù)期，并且遠(yuǎn)高于水分子直徑。通過理論支持與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)累積，可知，利用提高密封面精細(xì)度的措施并不能有效地作用于閥門的密封性。通過加大比壓，對于密封面上的微觀輪廓峰進(jìn)行壓平，使其產(chǎn)生塑性變形，才能保證間隙變小，最終達(dá)到對于流體的密封效果。

四、影響閥門密封性能的因素

（一）密封副結(jié)構(gòu)

密封副的結(jié)構(gòu)并不是絕對剛性的。如果受到溫度的變化，或者是外力等因素的影響，密封副的結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)一定的變化，從而對于密封副之間的相互作用力產(chǎn)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(jié)構(gòu)變化而降低閥門的密封性能，應(yīng)當(dāng)確保密封件具有彈性變形能力。

（二）密封副質(zhì)量

密封副的質(zhì)量同樣會影響閥門的整體密封性能。具體來講密封副質(zhì)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，為了提高閥門的整體密封性能，在閥門閥桿填料函密封結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)確定的前提下，應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇摩擦系數(shù)小、彈性好以及耐腐蝕性強(qiáng)的密封填料。當(dāng)閥瓣與閥座密封面吻合度比較高時(shí)，就會在一定程度上增加流體的阻力，從而提高了閥門的密封性。

（三）密封面比壓

密封面比壓對于閥門的密封性能也會產(chǎn)生一定的影響。比壓的大小不僅會影響閥門的密封性能，還會對其使用壽命產(chǎn)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，容易引起閥門泄漏現(xiàn)象的發(fā)生；比壓過大，閥門容易受到損壞。因此，為了保證閥門的密封性能，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)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。

（四）介質(zhì)的物理性質(zhì)

在閥門的應(yīng)用過程中，介質(zhì)的物理性質(zhì)對其密封性能會產(chǎn)生一定的影響。介質(zhì)的物理性質(zhì)可以大致分為三個(gè)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(qiáng)于液體。因此，除了飽和蒸汽以外，壓縮氣體比液體更容易發(fā)生泄漏。對于閥門進(jìn)行密封試驗(yàn)時(shí)，運(yùn)用氣體做試驗(yàn)，要比液體做試驗(yàn)嚴(yán)格。尤其是用于氣體介質(zhì)的閥門，一定要運(yùn)用氣體來進(jìn)行試驗(yàn)。

五、增強(qiáng)閥門密封性能的相關(guān)措施

閥門密封性能非常重要，下面就對這個(gè)問題提出了增強(qiáng)閥門密封性的措施。對能夠影響其密封性的因素進(jìn)行了具體的分析。首先，要做好防泄漏問題。在選材上要在應(yīng)力范圍之內(nèi)，合理增加比壓，將密封面上微觀高峰壓平，生產(chǎn)彈性塑性變形，保證密封面間歇變小來增強(qiáng)閥門的密封性能。其次，在密封副采用油脂密封的時(shí)候，還要保證油膜的完好性，這樣對提高閥門的密封性也有很大幫助。再次，密封件之間要有彈性變形。最后，要注重對閥門的選材，這對其系統(tǒng)的穩(wěn)步運(yùn)行有著直接影響。應(yīng)選擇彈性、延展性、耐腐蝕性好的材料。

結(jié)語

為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，閥門作為重要的流體控制設(shè)備，應(yīng)當(dāng)注重對于密封性能的提高。文章首先分析了閥門的密封形式，在此基礎(chǔ)上，探討了閥門的主要密封原理，并介紹了影響密封性能的主要因素，從而提出增強(qiáng)閥門密封性能的相關(guān)措施，相信在工作人員的不懈努力下，我國的閥門的泄漏問題就會得到更好的處理，做好密封處理，使其在的運(yùn)行中發(fā)揮更大的作用。