氧化铝高压矿浆阀门填料的选用与更换

四大光蝶

　　介绍了氧化铝高压矿浆用阀门阀杆密封的特性，分析了各种阀杆密封填料的性能和适用条件，论述了填料安装和更换方法。

1、概述
　　在氧化铝生产工艺中使用的阀门要承受很大的密闭压力，所以要求阀门填料质地致密、耐压性能强。填料种类繁多，每一种类的填料又有不同的适用工况，认为正确的选用合适的填料不仅节省生产成本，更能充分发挥填料的实际作用，减少因为填料泄漏产生的阀门维修和生产损失。


2、填料选用要求
　　氧化铝溶出车间的高压阀门公称压力为PN10.0 ～80.0MPa，输送的介质多具有结晶性和腐蚀性，主要流程中的任意一台高压阀门泄漏都有可能造成整条生产流程的停工，因此对高压阀门填料的使用和更换具有更高的要求。


　　2.1、编织致密
　　阀门内流通的液态介质对大部分的纤维都存在渗透性，编织致密的填料机械性能强，能够很好的防止介质的渗透以及高压情况下开关阀门对填料的破坏。


　　2.2、抗磨损能力强
　　填料要紧密的贴紧阀杆，才能防止介质的外漏，但是填料对阀杆的压力越大，产生的磨损就越大，因此填料要有非常好的抗磨损能力，即使应用于压力高，开关频繁的阀门中也不至于产生严重的磨损。


　　2.3、自润滑性能好
　　耐磨性强的填料在阀门开关频繁时不会产生严重的磨损，但是填料压力大时会对阀杆的往复运动产生巨大的阻力，造成阀门开关阻力大，因此要保证填料的润滑性，填料的抗磨损能力和自润滑性能是相辅相成的综合技术性能。自润滑性能好也可以有效的减缓因阀门开关产生的填料磨损。


3、常用填料类型
　　3.1、天然纤维类
　　天然纤维类填料主要包括棉、麻和毛等材料，这类填料造价低廉、来源广泛，但是密封性能较差。随着填料制造工艺的进步，天然纤维类填料的应用范围已经很小。


　　3.2、矿物纤维类
　　矿物纤维类填料主要有石棉填料，这类填料密封效果好，用于弱酸、弱碱、液氨、水和油品介质的阀门，作静密封和防腐密封，效果最佳。但是由于石棉纤维污染环境，影响人们身体健康，许多国家全面禁止使用这种材料的填料。


　　3.3、合成纤维类
　　合成纤维类的填料集合了众多材质填料的优点，但是其单价相对较高。由于合成纤维类的填料无论其物理性能还是化学稳定性能都能够满足高压阀门填料的需要，所以目前应用于高压阀门的填料主要是合成纤维类的填料，合成纤维类的填料可分为石墨、碳纤维和高温超高温等多种系列。


　　(1) 石墨系列
　　石墨系列的填料以石墨为主体材料编制而成。具有良好的自润滑性及导热性，摩擦系数小，通用性强，柔软性好，强度高，对轴杆有保护作用等优点。根据应用环境的不同，编织时可以使用衬金属丝的方式加强其机械强度以更好的适用高压阀门要求。石墨系列的填料适合用在高温、高压工况条件下的阀门阀杆的密封。相对于其他材质而言，石墨填料的性价比较高。


　　(2) 碳纤维系列
　　碳纤维系列的填料主要以碳纤维为主体材料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，无蠕变，耐疲劳，热膨胀系数小，有很好的耐腐蚀性。碳纤维系列的填料更适合用于高温、高压工况条件下且开关频繁的阀门阀杆的密封。


　　(3) 高温超高温系列
　　高温填料由高品质的合成纤维编织而成，结构细密，具有极好的耐高温高压性能、低导热系数和非燃烧性等优点。高温填料应用在超高温、高压恶劣环境，适合于在燃烧环境下工作的阀门阀杆密封。在阀杆密封中，合成纤维类的石墨填料和碳纤维应用最为广泛，价格也相对合适，高压阀门出厂时采用的往往是合成纤维类的石墨填料。


4、填料的安装与更换
　　阀杆密封填料常用的安装方式是根据阀杆直径截取合适的长度，并且首/尾对角成45° 切割，制作成成型环，然后将切割好的成型环依次压进密封腔内。两个填料环切口结合处依次错开180°直到密封腔填满填料，然后压上填料压盖并紧固，这种办法能够使所有的填料均匀的受力。但是这种办法更换填料需要测量所需填料的长度，由于测量和切割误差很容易造成填料长度不合适，从而产生泄漏或者填料浪费，并且这样安装的填料更换起来麻烦，需要一根根的取出，尤其最后的几根填料操作空间狭小，即使用专业的工具操作也较为费工费时。若直接采购成型环，虽然能够保证其接口的完整有效密封，但是价格较高，且成型环的使用范围较小。


5、使用维护
　　安装填料前需将阀杆清理干净，打磨光滑，然后将阀杆和填料腔壁涂抹一层油脂，最好也将填料用润滑油进行浸泡，这样可以在很长一段时间内保证其润滑性。阀门填料需要更换时，要把旧填料清除干净。由于高压填料致密且长期受压，在清除旧填料时很容易损伤阀杆和密封座等部件，造成阀门中介质在阀杆损伤部位渗入填料内，破坏填料的结构，造成填料的密封性能降低或失效，尤其是结晶类的介质会使填料变硬，划伤阀杆，加剧阀杆的损坏。有划痕的阀杆在开关时又会将大量介质带入到填料内破坏填料的密封性。填料清除不干净也会影响新填料安装后均匀受压，造成密封效果不好。


　　当填料出现泄漏，首先要紧固填料压盖，防止继续泄漏。但对于非常重要的直接影响生产或者安全的高压阀门应在短期内更换阀门填料，因为泄漏的介质会将填料的润滑剂和填充剂破坏，认为影响其润滑和密封性能，妨碍安全生产。


6、结语
　　阀杆密封的泄漏大多是由填料缺少自润滑性引起的，所以在开关频繁的高压阀门的阀杆上可以适当的加注润滑剂，增加填料与阀杆之间的润滑性，既减轻阀门开关的阻力，又可减少填料的磨损，从而延长填料的使用寿命，减少泄漏的发生。


　　参考文献
　　[1] 陆培文. 实用阀门设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社，2007.