閘閥軟填料密封泄漏原因與應對措施淺析

摘" 要：軟填料密封作為閘閥填料滑動密封主要材料，其結構特征在實際使用過程中存在易磨損、密封穩定性能差等問題，影響閥門的正常使用，對安全生產影響較大。本文結合成品油管道各型閘閥軟填料密封的使用、維護情況，針對填料密封的泄漏原因、處理方法概述和總結，并對軟填料密封的使用壽命提出了建議。

關鍵字：閘閥；成品油管道； 軟填料密封；泄漏

一、軟填料密封工作原理

軟填料密封是一種傳統的接觸式密封，應用很廣泛。它是安裝在填料函內，通過壓蓋上的壓緊螺栓的軸向預緊力的作用使軟填料產生軸向壓縮變形，填料產生徑向膨脹，同時，軟填料的膨脹受到填料室與軸的阻礙，使其與兩者產生膨脹緊貼，填充填料函和閥桿軸之間的間隙實現密封。由于閥桿軸是加工而成，表面會有一定的粗糙度，其與填料之間存在一定的泄漏通道，當軟填料應用于高壓閥門時，當帶壓介質通過軸表面時，軟填料多次截流而達到密封，所以軟填料在高壓閥門上使用都是多盤使用。

軟填料的徑向壓緊力由擰緊壓蓋螺栓產生，填料受到軸向壓緊后，產生摩擦力致使壓緊力沿軸表面而減小，同時所產生的徑向壓緊力使填料緊貼于軸表面而阻止介質外漏。填料的壓緊力由內向外，由小變大，多數在靠近壓蓋的2-3圈的填料徑向壓力最大，從而達到密封閥門的效果，如圖1（a）。介質壓力與壓蓋預緊力的作用方向是相反的，由于軟填料的截留作用，其壓力由內向外逐漸減小，直到完全密封，如圖1（c）。軟密封在壓入填料函時，理想狀態下每一圈都壓得很成型，與軸的徑向接觸面最大，截流效果最佳，如圖1（b），密封更好，受力狀況更合理，摩擦小，使用壽命長。

二、軟填料的泄漏原因

1、填料自然磨損

填料的壓緊力是通過緊固壓蓋螺栓提供，力的大小是固定的。軟填料為動密封，閥門在開關過程中，閥桿軸與軟填料表面會產生摩擦，軟填料的徑向貼合會受到軸的運動而磨損，增大了間隙，降低每層軟填料的截流效果，從而產生泄漏。因此，潤滑不良或填料壓得過緊都會加劇填料密封的磨損。這屬于填料在使用過程中的自然磨損。在填料密封中部設置隔離環，不僅可起到增加填料壓蓋對下部填料緊固力的作用，還可通過側面開孔，使潤滑脂更加順暢的擠入填料函，加強對填料密封的潤滑，以減小填料的自然損耗。

2、閥桿軸彎曲變形

閥桿彎曲變形，會導致閥桿與軟填料不同心，閥桿在運動時，對軟填料的擠壓使摩擦不均勻，導致間隙過大，出現滲漏，且這種滲漏在閥桿運動期間尤為明顯（輕微的閥桿變形在閥門無動作時可能出現無滲漏的情況，不易被發現）。使閥桿產生彎曲變形的因素主要有：

①閥門前后壓差較大。如輸油泵的出口閥門在啟泵時，閥前（介質流動方向）壓力大于閥后壓力，高壓介質作用于閥板，對閥桿產生了與運動方向垂直的橫向推力，閥桿克服推力運動，從而產生彎曲變形，變形的閥桿軸運動時對填料產生擠壓，增大了間隙，出現介質泄漏。

②介質在通過閥門時會有些雜質掉到閥座與閥板之間，關閥過程中，受雜質的阻擋，出現閥門開關時閥板卡阻，而執行機構的輸出行程不變，在執行機構的持續做功下，閥桿的彈性變形量增大，閥桿軸運動時對軟填料的擠壓力度同樣增大，直至超過填料的補償范圍，出現滲油。長此以往，閥桿就出現不可逆的彈性變形，即永久的彎曲變形。

3、閥桿軸劃傷

不論是過大的彈性變形還是永久的彎曲變形，閘閥在開關過程中，都會加劇閥桿軸與填料的擠壓和摩擦，直至與填料壓蓋內孔、填料補油環、填料涵壁產生金屬摩擦，不僅增加了閥桿軸的粗糙度，刮痕還增加了閥桿軸表面與填料之間的密封間隙，超出填料補償范圍而產生泄漏。同時，粗糙的閥桿軸，還會刮傷軟填料，造成填料破損、刮傷，使填料喪失了密封的作用，出現滲油。

三、針對閥門填料存在泄漏的更換措施

1、擇優選擇填料的材質

由于填料密封時產生徑向抱緊力，從而在閥門開關時有較大的摩擦力，軸有一定的徑向跳動，導致軟填料極易磨損、變形，所以軟填料的材料應滿足以下幾點：

a.對閥門閥桿軸摩擦力較小，帶有一定的潤滑效果（如石墨材質）；

b.對閥桿軸無腐蝕；

c.應適應當前介質工況的需要。

不同填料有不同的性能，通過合理的選擇搭配使用，可極大的提高軟填料的使用壽命，如膨脹石墨抗拉和剪切能力低，但潤滑效果好，可以與石棉填料、炭纖維填料、聚四氟乙烯等組合使用，既可達到一定的潤滑效果，也可以在壓蓋壓力作用下達到一定的壓緊徑向壓緊力的平衡，有效增加密封效果， 補償能力更強，壽命更長。

2、做好閘閥的日常維護

企業應遵照閘閥的產品說明書、操作或維護規程，制定閘閥的維護策略，規定諸如閥門填料密封、閥門報警信息的檢查、注脂潤滑和排污等事項的頻次、內容及要求，做到有規可依。基層單位應按照閘閥的維護規程和企業的要求，嚴格落實閘閥的維護保養策略。需要注意的是，基層單位在完成閘閥的維護后，要將維護的結果如實記錄或反饋至上級部門，定期組織技術人員根據維護的結果制定優化閘閥維護策略的措施。如輸油泵進出口閥門的開關頻次較高、閥板前后壓差較大，可適當縮短維護周期或作為關鍵設備進行重點檢查等。

3、填料泄漏處置方法

①增加壓蓋壓緊力。由于軟填料有一定的彈性，增加壓蓋的壓緊力，使軟填料發生彈性變形，補償軟填料與填料函或軸之間的磨損間隙，達到消除軟填料密封初期滲油故障的目的。壓蓋壓緊力是由填料函上部往下部傳遞，閥腔內介質對軟填料的擠壓力是由填料函下部往上部傳遞，兩者具有作用方向相反、沿傳遞方向逐級減弱的特點。軟填料每一圈的壓縮變形也是由外向內上向下逐漸減小，最終由填料壓蓋下的2-3圈填料實現節流密封的目的，多次調節壓蓋壓緊力遏制軟填料的泄漏故障后，其磨損也是最嚴重的，由此會出現壓蓋行程完全壓入而無法消除泄漏故障的情況。

②更換填料。對于條形填料密封，不管軟填料是成型填料還是線狀填料，都不能一次壓制成型而確保達到密封，要預估一定的調節壓縮量，再通過閥門的開關帶動軟填料而壓緊壓蓋，從而最終達到密封的效果。依據《SY/T 6470 油氣管道通用閥門操作維護檢修規程》：一是在安裝填料時，應將填料環逐道壓緊，且填料的填充高度應以填料壓蓋壓入填料函不小于2mm，外露部分不小于填料壓蓋可壓入高度的2/3為宜。二是條形填料在切割時應注意將填料端部成切30°或45°的斜口，且相鄰兩填料圈的對口錯開90°～120°，以避免切口發生貫穿性泄漏；三是填料裝好后，閥桿的轉動和升降應靈活，無卡阻、無泄漏。

4、填料壓入工具

成型式填料，組合式或切割條形狀填料更換時，填料壓入填料函都是由壓蓋完成壓入任務，但是壓蓋的壓入段長度沒有填料函總體長度長，只能靠一圈一圈的壓填料進入填料函，軟填料在填料函內無法保證壓制成型，填料徑向脹力未達到理想效果，對閥桿無法達到最大的貼合面積，截流效果不佳，導致新更換的軟填料密封性差。特制作如圖4所示填料壓制工具（圖中數據表示工具內徑和閥桿之間的間隙，單位：mm），使填料在填料函內貼緊成型，在一定的壓蓋壓力下抵抗介質壓力能力增強，節流效果好，閥桿與填料之間摩擦力小，增加密封的使用壽命。

四、結束語

傳統的軟填料密封，存在很多不足和需要改進的地方，需要各方的共同努力，使其從結構、材質、成本等方面進行改善，進一步提升閥門的安全性能，為安全生產保駕護航。

作者單位：國家管網集團華南公司貴州輸油部