闸阀软填料密封泄漏原因与应对措施浅析

杨雄刚

摘  要：软填料密封作为闸阀填料滑动密封主要材料，其结构特征在实际使用过程中存在易磨损、密封稳定性能差等问题，影响阀门的正常使用，对安全生产影响较大。本文结合成品油管道各型闸阀软填料密封的使用、维护情况，针对填料密封的泄漏原因、处理方法概述和总结，并对软填料密封的使用寿命提出了建议。

关键字：闸阀；成品油管道； 软填料密封；泄漏

一、软填料密封工作原理

软填料密封是一种传统的接触式密封，应用很广泛。它是安装在填料函内，通过压盖上的压紧螺栓的轴向预紧力的作用使软填料产生轴向压缩变形，填料产生径向膨胀，同时，软填料的膨胀受到填料室与轴的阻碍，使其与两者产生膨胀紧贴，填充填料函和阀杆轴之间的间隙实现密封。由于阀杆轴是加工而成，表面会有一定的粗糙度，其与填料之间存在一定的泄漏通道，当软填料应用于高压阀门时，当带压介质通过轴表面时，软填料多次截流而达到密封，所以软填料在高压阀门上使用都是多盘使用。

软填料的径向压紧力由拧紧压盖螺栓产生，填料受到轴向压紧后，产生摩擦力致使压紧力沿轴表面而减小，同时所产生的径向压紧力使填料紧贴于轴表面而阻止介质外漏。填料的压紧力由内向外，由小变大，多数在靠近压盖的2-3圈的填料径向压力最大，从而达到密封阀门的效果，如图1（a）。介质压力与压盖预紧力的作用方向是相反的，由于软填料的截留作用，其压力由内向外逐渐减小，直到完全密封，如图1（c）。软密封在压入填料函时，理想状态下每一圈都压得很成型，与轴的径向接触面最大，截流效果最佳，如图1（b），密封更好，受力状况更合理，摩擦小，使用寿命长。

二、软填料的泄漏原因

1、填料自然磨损

填料的压紧力是通过紧固压盖螺栓提供，力的大小是固定的。软填料为动密封，阀门在开关过程中，阀杆轴与软填料表面会产生摩擦，软填料的径向贴合会受到轴的运动而磨损，增大了间隙，降低每层软填料的截流效果，从而产生泄漏。因此，润滑不良或填料压得过紧都会加剧填料密封的磨损。这属于填料在使用过程中的自然磨损。在填料密封中部设置隔离环，不仅可起到增加填料压盖对下部填料紧固力的作用，还可通过侧面开孔，使润滑脂更加顺畅的挤入填料函，加强对填料密封的润滑，以减小填料的自然损耗。

2、阀杆轴弯曲变形

阀杆弯曲变形，会导致阀杆与软填料不同心，阀杆在运动时，对软填料的挤压使摩擦不均匀，导致间隙过大，出现渗漏，且这种渗漏在阀杆运动期间尤为明显（轻微的阀杆变形在阀门无动作时可能出现无渗漏的情况，不易被发现）。使阀杆产生弯曲变形的因素主要有：

①阀门前后压差较大。如输油泵的出口阀门在启泵时，阀前（介质流动方向）压力大于阀后压力，高压介质作用于阀板，对阀杆产生了与运动方向垂直的横向推力，阀杆克服推力运动，从而产生弯曲变形，变形的阀杆轴运动时对填料产生挤压，增大了间隙，出现介质泄漏。

②介质在通过阀门时会有些杂质掉到阀座与阀板之间，关阀过程中，受杂质的阻挡，出现阀门开关时阀板卡阻，而执行机构的输出行程不变，在执行机构的持续做功下，阀杆的弹性变形量增大，阀杆轴运动时对软填料的挤压力度同样增大，直至超过填料的补偿范围，出现渗油。长此以往，阀杆就出现不可逆的弹性变形，即永久的弯曲变形。

3、阀杆轴划伤

不论是过大的弹性变形还是永久的弯曲变形，闸阀在开关过程中，都会加剧阀杆轴与填料的挤压和摩擦，直至与填料压盖内孔、填料补油环、填料涵壁产生金属摩擦，不仅增加了阀杆轴的粗糙度，刮痕还增加了阀杆轴表面与填料之间的密封间隙，超出填料补偿范围而产生泄漏。同时，粗糙的阀杆轴，还会刮伤软填料，造成填料破损、刮伤，使填料丧失了密封的作用，出现渗油。

三、针对阀门填料存在泄漏的更换措施

1、择优选择填料的材质

由于填料密封时产生径向抱紧力，从而在阀门开关时有较大的摩擦力，轴有一定的径向跳动，导致软填料极易磨损、变形，所以软填料的材料应满足以下几点：

a.对阀门阀杆轴摩擦力较小，带有一定的润滑效果（如石墨材质）；

b.对阀杆轴无腐蚀；

c.应适应当前介质工况的需要。

不同填料有不同的性能，通过合理的选择搭配使用，可极大的提高软填料的使用寿命，如膨胀石墨抗拉和剪切能力低，但润滑效果好，可以与石棉填料、炭纤维填料、聚四氟乙烯等组合使用，既可达到一定的润滑效果，也可以在压盖压力作用下达到一定的压紧径向压紧力的平衡，有效增加密封效果， 补偿能力更强，寿命更长。

2、做好闸阀的日常维护

企业应遵照闸阀的产品说明书、操作或维护规程，制定闸阀的维护策略，规定诸如阀门填料密封、阀门报警信息的检查、注脂润滑和排污等事项的频次、内容及要求，做到有规可依。基层单位应按照闸阀的维护规程和企业的要求，严格落实闸阀的维护保养策略。需要注意的是，基层单位在完成闸阀的维护后，要将维护的结果如实记录或反馈至上级部门，定期组织技术人员根据维护的结果制定优化闸阀维护策略的措施。如输油泵进出口阀门的开关频次较高、阀板前后压差较大，可适当缩短维护周期或作为关键设备进行重点检查等。

3、填料泄漏处置方法

①增加压盖压紧力。由于软填料有一定的弹性，增加压盖的压紧力，使软填料发生弹性变形，补偿软填料与填料函或轴之间的磨损间隙，达到消除软填料密封初期渗油故障的目的。压盖压紧力是由填料函上部往下部传递，阀腔内介质对软填料的挤压力是由填料函下部往上部传递，两者具有作用方向相反、沿传递方向逐级减弱的特点。软填料每一圈的压缩变形也是由外向内上向下逐渐减小，最终由填料压盖下的2-3圈填料实现节流密封的目的，多次调节压盖压紧力遏制软填料的泄漏故障后，其磨损也是最严重的，由此会出现压盖行程完全压入而无法消除泄漏故障的情况。

②更换填料。对于条形填料密封，不管软填料是成型填料还是线状填料，都不能一次压制成型而确保达到密封，要预估一定的调节压缩量，再通过阀门的开关带动软填料而压紧压盖，从而最终达到密封的效果。依据《SY/T 6470 油气管道通用阀门操作维护检修规程》：一是在安装填料时，应将填料環逐道压紧，且填料的填充高度应以填料压盖压入填料函不小于2mm，外露部分不小于填料压盖可压入高度的2/3为宜。二是条形填料在切割时应注意将填料端部成切30°或45°的斜口，且相邻两填料圈的对口错开90°～120°，以避免切口发生贯穿性泄漏；三是填料装好后，阀杆的转动和升降应灵活，无卡阻、无泄漏。

4、填料压入工具

成型式填料，组合式或切割条形状填料更换时，填料压入填料函都是由压盖完成压入任务，但是压盖的压入段长度没有填料函总体长度长，只能靠一圈一圈的压填料进入填料函，软填料在填料函内无法保证压制成型，填料径向胀力未达到理想效果，对阀杆无法达到最大的贴合面积，截流效果不佳，导致新更换的软填料密封性差。特制作如图4所示填料压制工具（图中数据表示工具内径和阀杆之间的间隙，单位：mm），使填料在填料函内贴紧成型，在一定的压盖压力下抵抗介质压力能力增强，节流效果好，阀杆与填料之间摩擦力小，增加密封的使用寿命。

四、结束语

传统的软填料密封，存在很多不足和需要改进的地方，需要各方的共同努力，使其从结构、材质、成本等方面进行改善，进一步提升阀门的安全性能，为安全生产保驾护航。

作者单位：国家管网集团华南公司贵州输油部