平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應用案例，現在介紹平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封減壓閥作為液壓系統(tǒng)中的重要元件，其主要作用是使系統(tǒng)的出口壓力始終處在低于進口壓力的水平，保持系統(tǒng)出口壓力的穩(wěn)定，且系統(tǒng)出口壓力不受入口壓力和流量波動的影響;但是減壓閥一旦發(fā)生密封面泄漏，不僅影響生產的正常進行，還造成液壓油的損失，交直流耐壓測試儀污染環(huán)境;在船用液壓系統(tǒng)中，減壓閥作為主要控制元件，其密封的重要性是不可小視的。自動調節(jié)蒸汽減壓閥在工礦企業(yè)中廣泛被應用,它可以保證工礦企業(yè)使用蒸汽的壓力保持在額定的范圍內,滿足各自對參數的需要,蒸汽減壓閥大多由 DDZ—Ⅱ型電動調節(jié)裝置控制,閥桿上下垂直移動,以控制閥芯位置,控制節(jié)流狀態(tài)的大小,達到調整針對傳統(tǒng)蒸汽調節(jié)減壓閥存在的泄漏量大和安全可靠性差等問題,從產品結構、制造工藝、綜合性能等方面進行了對比分析,提出了蒸汽調節(jié)減壓閥改進設計的思路,即平衡式雙密封結構,通過大量工況使用,證明此種蒸汽調節(jié)減壓閥調節(jié)性能好,安全可靠.自力式減壓閥是核電機組常用的壓力調節(jié)設備之一,其可以根據下游壓力控制閥門啟閉來維持閥后壓力,不需要外部動力.指揮器型自力式減壓閥是一種帶有先導執(zhí)行器的減壓閥,它更能地控制下游壓力,能適用于高壓差的場合.然而在運行過程中,這類減壓閥的缺陷也層出不窮,其中發(fā)生為頻繁的是調節(jié)性能下降的問題.本文以方家山機組核島氮氣供應系統(tǒng)的氮氣減壓閥為例,通過對指揮器型自力式減壓閥結構、原理的剖析,結合現場故障模式,分析了導致該閥調節(jié)性能下降的種種原因,并針對性地提出閥門的改進措施,完成了閥門結構的技術改進,消除了閥門的疑難缺陷.自力式減壓閥是一個新的減壓閥種類。相對于手動減壓閥，它的優(yōu)點是能夠在工況壓力不穩(wěn)定的前提下，實現壓力自動調節(jié)，并且穩(wěn)定壓力；相對于電動調節(jié)閥，它的優(yōu)點是不需要外部動力。應用實踐證明，在閉式水循環(huán)系統(tǒng)（如蒸汽供熱系統(tǒng)、空調冷凍水系統(tǒng)）中，正確使用這種閥門，可以很方便地實現系統(tǒng)的壓力分配和調節(jié)；可以實現系統(tǒng)的動態(tài)平衡；具有動作靈敏，密封性好，壓力設定點波動力小等優(yōu)點，廣泛應用于氣體、液體及蒸汽介質減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動控制。
        上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥自力式減壓閥有單座（ZZYP）、雙座（ZZYN）、套筒（ZZYM）三種結構；執(zhí)行機構有薄膜式、活塞式、波紋管式三種；作用型式有減壓用閥后壓力調節(jié)（B型）和泄壓用閥前壓力調節(jié)（K型）。產品公稱壓力等級有PN16、40、64；閥體口徑范圍DN15～250；泄漏量等級有II級、IV級和VI級三檔；流量特性為快開；壓力分段調節(jié)從15～2500Kpa。自力式壓力調節(jié)閥適用于天然氣、氮氣、空氣、氧氣（需禁油脫脂處理）等氣體管道上減壓穩(wěn)壓?？砂葱枰M合滿足用戶工況要求。
　　1.減壓閥靜態(tài)密封故障問題的分析
　　經過和相關專家共同研究分析后發(fā)現，減壓閥的連接套和閥體之間的密封主要是依靠連接套和閥體內壁之間的O型圈進行周向密封，該密封一旦實效，交直流耐壓測試儀其外泄漏是不可避免的。
　　2.解決減壓閥密封問題的措施
　　(1)提高減壓閥密封表面質量。
　　(2)保證減壓閥密封O形圈的壓縮量。
　　(3)增加減壓閥端面密封。
　　(4)降低減壓閥O型圈和密封面之間的摩擦力。

?平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封動密封填料函形式
動密封
閥門的動密封，主要是指閥桿密封。不讓閥內介質隨閥桿運動而泄漏，是閥門動密封的中心課題。
目前，閥門動密封，以填料函為主。填料函的基本形式是：
(1)壓蓋式
這是用得多的形式。
同一形式又能許多細節(jié)區(qū)別。例如，從壓緊螺栓來說，可分T形螺栓(用于壓力≤16公斤/平方厘米的低壓閥門)、雙頭螺栓和活節(jié)螺栓等。從壓蓋來說，可分整體式和組合式。
(2)壓緊螺母式
這種形式，外形尺寸小，但壓緊力受限制，只使用于小閥門。
填料函內，以填料與閥桿直接接觸并充滿填料函，阻止介質外漏。對填料有以下要求：
(1)密封性好;
(2)耐腐蝕;
(3)磨擦系數小;
(4)適應介質溫度和壓力。
?動密封常用填料
(1)石棉盤根：石棉盤根，耐溫和耐腐蝕性能都很好，但單獨使用時，密封效果不佳，所以總是浸漬或附加其他材料。油浸石棉盤根：它的基本結構形式有兩種，一種是扭制，另一種是編結。又可分圓形和方形。
(2)聚四氟乙烯編織盤根：將聚四氟乙烯細帶編織為盤根，有*的耐腐蝕性能，又可用于深冷介質。
(3)橡膠O形圈：在低壓狀態(tài)下，密封效果良好。使用溫度受限制，如天然橡膠只能用于60℃。
(4)塑料成型填料：一般做成三件式，也可做成其他形狀。所用塑料以聚四氟乙烯為多，也有采用尼龍66和尼龍1010的。
此外，使用單位根據自己的需要，常常探索各種有效的填料形式。例如，在250℃蒸氣閥門中，用石棉盤根和鉛圈交替迭合，漏汽情況就會減輕;有的閥門，介質經常變換，如以石棉盤根和聚四氟乙烯生料帶共同使用，密封效果便好些。為減輕對閥桿的磨擦，有的場合，可以加二硫化鉬(M0S2)或其他潤滑劑。
目前，對新穎填料，正進行著探索。例如用聚丙烯腈纖維經聚四氟乙烯乳液浸漬，又經預氧化后，在模具中燒結壓制，可以得到密封性能優(yōu)異的成型填料;又如用不銹鋼薄片與石棉制成波形填料，可耐高溫、高壓與腐蝕。
?平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封 動密封波紋管密封
隨著化學工業(yè)和原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，易燃、易爆、劇毒和帶放射性的物質增多，對閥門密封有了更嚴格的要求，有的場合已無法使用填料密封，因此產生了新的密封形式-波紋管密封。這種密封不需填料，所以也叫無填料密封。波紋管的兩端，與別的零件焊死的。當閥桿升降時，波紋管伸縮，只要波紋管本身不漏，介質便無法泄出。為保險起見，往往采用波紋管與填料的雙重密封。自力式壓力調節(jié)閥ZZYP結構：

壓閉型：用于閥后壓力調節(jié)，當閥后壓力升高，閥門關閉，以達到減壓，穩(wěn)壓的目的。 
壓開型：用于閥后壓力調節(jié)，當閥后壓力升高，閥門打開，以達到泄壓，穩(wěn)壓的目的。 
 1、自力式減壓閥壓力設定點可在壓力調節(jié)范圍內現場調節(jié)；
2、閥體部分與執(zhí)行機構采用模塊化設計，可根據現場要求變化更改執(zhí)行機構或彈簧，實現壓力調節(jié)范圍在一定范圍內快速更換；
3、自力式減壓閥一般采用波紋管作為壓力平衡元件，閥前、后壓力變化不影響閥芯的受力情況，大大加快閥門的響應速度，從而提高閥門的調節(jié)精度；
4、ZZYM自力式套筒減壓閥采用了自平衡型雙密封面閥芯作為節(jié)流件，介質應清潔無顆粒狀雜質，適用于壓降較大，閥門口徑不大，泄漏量要求不高的場合；
5、ZZYN型自力式雙座減壓閥采用了自平衡型雙密封面雙座閥芯作為節(jié)流元件，適用于閥門口徑較大的場合；
6、薄膜式執(zhí)行機構采用增強橡膠膜片作為壓力檢測元件，剛度小,靈敏度高，反應迅速，調節(jié)精度高，適用于控制壓力≤0.6MPa；
7、活塞式執(zhí)行機構采用氣缸活塞作為壓力檢測元件，適用于控制壓力較高的場合，壓力設定值≥0.6MPa；
8、波紋管執(zhí)行機構采用波紋管作為壓力檢測元件，適用于高溫、高壓易燃等氣體較惡劣工況的場合。

工作原理

1）自力式減壓閥的工作原理。閥前壓力P1經過閥芯、閥座的節(jié)流后，變?yōu)殚y后壓力P2。P2經過管線輸入上膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當P2增加時，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關向閥座的位置。這時，閥芯與閥座之間的流通面積減少，流阻變大，P2降低，直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，從而使P2降為設定值。同理，當P2降低時。作用方向與上述相反，這就是閥后壓力調節(jié)的工作原理。
2）自力式減壓閥閥前壓力調節(jié)的工作原理同閥后壓力調節(jié)的工作原理，應注意閥芯反裝。
 
自力式減壓閥型號：
鑄鋼：ZZYP-16C，ZZYP-25C，ZZYP-40C，ZZYP-64C
不銹鋼：ZZYP-16P，ZZYP-25P，ZZYP-40P，ZZYP-64P 
自力式減壓閥ZZYP特點： 
自力式壓力調節(jié)閥無需外加能源，能在無電無氣的場所工作，既方便又節(jié)約了能源。
壓力分段范圍細且互相交叉，調節(jié)精度高。
壓力設定值在運行期間可連續(xù)設定。
對閥后壓力調節(jié)，閥前壓力與閥后壓力之比可為10：1～10：8。
橡膠膜片式檢測，執(zhí)行機構測精度高、動作靈敏。
采用壓力平衡機構，使調節(jié)閥反應靈敏、控制。 

?平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封靜密封墊圈材料
靜密封
靜密封通常是指兩個靜止面之間的密封。密封辦法主要是使用墊圈。
墊圈材料
(1)非金屬材料：如紙、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡膠等
紙、麻、牛皮之類，有毛細孔，易滲透，使用時須浸漬油、蠟或其他防滲透材料。一般閥門很少采用。
石棉制品，又有石棉帶、繩、板和石棉橡膠板等。其中石棉橡膠板結構致密，耐壓性能好，耐溫性能也很好，在閥門本身和閥門與管子的法蘭連接中，使用極為廣泛。
塑料制品，有很好的耐腐蝕性能，使用也較普遍。品種有聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍66、尼龍1010等。
橡膠制品，質地柔軟，各種橡膠分別有一定耐酸、耐堿、耐油、耐海水的能力。品種有天然橡膠、丁苯橡膠、橡膠、氯丁橡膠、異丁橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠等。
(2)金屬材料：一般地說，金屬材料強度高，耐溫性能強。但鉛并不這樣，僅取它耐稀硫酸的特性。常用品種有黃銅、紫銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金、銀、鎳等。
(3)復合材料：例如金屬(內部石棉)墊圈、組合波形墊圈、纏繞墊圈等。

?平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封 靜密封常用墊圈性能
使用閥門時，往往根據具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。
(1)橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時不費力，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜超過60℃;氯丁橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃;橡膠耐油，可用至80℃;氟橡膠耐腐蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強，可在150℃介質中使用。
(2)橡膠O形墊圈：斷面形狀是正圓，有一定的自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。
(3)塑料平墊圈：塑料的大特點是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料，不但耐腐蝕性能優(yōu)異，而且耐溫范圍比較寬闊，可在-180℃～+200℃之內使用。
(4)聚四氟乙烯包墊圈：為了充分發(fā)揮聚四氟乙烯的優(yōu)點，同時彌補它彈性較差的缺點，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕，又有良好的彈性，增強密封效果，減小壓緊力。其斷面形狀如圖4-20所示。
(5)石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它的組分是60～80%的石棉和10～20%的橡膠，以及填充劑、硫化劑等。它有很好的耐熱性、耐冷性、化學穩(wěn)定性，而且貨源豐富，價格便宜。使用時，壓緊力不必很大。由于它能粘附金屬，所以表面涂一層石墨粉，以免拆卸時費勁。
石棉橡膠板有四種顏色：灰色，用于低壓(牌號XB-200，耐壓≤16公斤/平方厘米，耐溫200℃);紅色，用于中壓(牌號XB-350，耐壓可達40公斤/平方厘米，耐溫350℃);紫紅色，用于高壓(牌號XB-450，耐壓100公斤/平方厘米耐溫450℃);綠色，用于油類，耐壓性能也很好。
(6)金屬平熱圈：鉛，耐溫100℃;鋁430℃;銅315℃;低碳鋼550℃;銀650℃;鎳810℃;蒙乃爾(鎳銅)合金810℃，不銹鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差，鋁可耐64公斤/平方厘米，其他材料可耐高壓。
(7)金屬異性墊圈：
透鏡墊圈：有自緊作用，使用于高壓閥門。
橢圓形墊圈：也屬于高壓自緊墊圈。
錐面雙墊圈：用于高壓內自緊密封。
此外，還有方形、菱形、三角形、齒形、燕尾形、B形、C形等，一般只在高中壓閥門中使用。
(8)金屬墊圈：金屬既有良好的耐溫耐壓性能，又有良好的彈性。材料有鋁、銅、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。
(9)波形墊圈：具有壓緊力小，密封效果好的特點。常采用金屬與非金屬組合的形式。
(10)纏繞墊圈：是把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一起，纏繞成多層的圓形，斷面呈波浪狀，有很好的彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等制作。非金屬帶材料有石棉、聚四氟乙烯等。
以上，講述密封墊圈性能時，列舉了一些數字。必須說明，這些數字跟法蘭形式、介質情況和安裝修理技術等有密切的關系，有時可以超過，有時達不到，而且耐壓和耐溫性能，也是互相轉化的，例如溫度高了，耐壓能力往往降低，這些細微的問題，只能在實踐中體會。

?平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封新材料和新技術
以上介紹的密封墊圈還很不全面，況且密封技術正處于迅猛發(fā)展中。下面舉例介紹幾項新材料和新技術。
(1)液體密封：隨著高分子有機合成工業(yè)的迅猛發(fā)展，近年出現了液態(tài)密封膠，使用于靜密封;這項新技術，通常叫做液體密封。液體密封的原理，是利用液態(tài)密封膠的粘附性、流動性和單分子膜效應(越薄的膜自然回復傾向越大)，在適當壓力下，使它象墊圈一樣地起作用。所以對使用著的密封膠，也叫做液體墊圈。
(2)聚四氟乙烯生料密封：聚四氟乙烯也是高分子有機化合物，它在燒結成制品之前，叫做生料，質地柔軟，也有單分子膜效應。用生料做成的帶叫生料帶，可以卷成盤保存。使用時能自由成形，任意接頭，只要一有壓力，便形成一個均勻地起著密封作用的環(huán)形膜。作為閥門中閥體與閥蓋間的墊圈，可在不取出閥瓣或閘板的情況下，撬開一縫隙，塞進生料帶去就行了。壓緊力小，不粘手，也不粘法蘭面，更換十分方便。對于榫槽法蘭適宜。聚四氟乙烯生料，還可做成管形和棒狀，作密封用。
(3)金屬空心O形圈：彈性好，壓緊力小，有自緊作用，可選用多種金屬材料，從而在低溫、高溫和強腐蝕性介質中都能適應。
(4)石墨板密封圈：在人們印象中，石墨是脆性物質，缺乏彈性和韌性，但經過特殊處理的石墨，卻是質地柔軟，彈性良好。這樣，石墨的耐熱性能和化學穩(wěn)定性，便可以在墊圈材料中得以顯示;而且這種墊圈壓緊力小，密封效果異常*。這種石墨還能做成帶，跟金屬帶配合，組成性能優(yōu)異的纏繞墊圈。石墨板密封圈和石墨----金屬纏繞墊圈的出現，是高溫抗腐蝕密封的重大突破。這類墊圈，國外已經大量生產和使用。

平衡式雙密封調節(jié)減壓閥動靜態(tài)密封安裝方式：

自力式減壓閥廣泛用于石油、化工、電力、冶金、食品、輕紡、機械制造與民用建筑樓群等各種工業(yè)設備中，能應用于氣體、液體、蒸汽介質的減壓穩(wěn)壓（閥后調節(jié)）或泄壓穩(wěn)壓（閥前調節(jié)），但由于它利用介質自身的壓力去操作執(zhí)行機構，在執(zhí)行機構內充滿介質，故安裝方式應與此相配合。
在安裝時取壓點應設在離調壓閥適當的位置，壓開型調壓閥應大于2倍管道直徑，壓閉型調壓閥應大于6倍管道直徑。
在安裝冷凝器時應注意冷凝器的位置，使其高于膜頭而低于工藝管道，以保證冷凝器內充滿冷凝液。
針對傳統(tǒng)蒸汽調節(jié)減壓閥存在的泄漏量大和安全可靠性差等問題,從產品結構、制造工藝、綜合性能等方面進行了對比分析,提出了蒸汽調節(jié)減壓閥改進設計的思路,即平衡式雙密封結構,通過大量工況使用,證明此種蒸汽調節(jié)減壓閥調節(jié)性能好,安全可靠.與本文相關的論文：自力式煤氣調壓閥組?