控制阀密封性能的影响因素浅析

发布时间:2010-06-09  点击数:1584
   调节阀的密封性能是考核阀门质量优劣的主要指标之一。阀门的密封性能主要包括两个方面,即内漏和外漏。内漏是指阀座与关闭件之间对介质达到的密封程度,考核内漏的标准我国有两个。一个是国家技术监督局1992年12月发布,1993年6月1日开始实施的国家标准GB/T13927-1992《通用阀门 压力试验》。这个标准是参照采用国际标准ISO5208-1982《工业用阀门 阀门的压力试验》制订的;另一个是原机械工业部发布的JB/T9092-1999《阀门的试验与检验》,这个标准是参照API598-1986《阀门的检查和试验》制订的。GB/T13927-1992适用于一般工业用阀门的检验;JB/T9092-1999适用于石油工业用阀门的检验。外漏是指阀杆填料部位的泄漏、中法兰垫片部位的泄漏及阀体因铸件缺陷造成的渗漏,外漏是根本不允许的。如果介质不允许排入大气,则外漏的密封比内漏的密封更为重要。因此,阀门的密封性能应引起生产厂家的重视。
影响阀门密封性能的因素主要有:  
    ①密封面质量;②密封面宽度;③阀前和阀后的压力差;④密封面材料及其处理状态;⑤介质性质;⑥表面亲水性;⑦密封油膜的存在;⑧关闭件的刚性和结构特点。
    ⑴ 密封面质量对阀门密封性能的影响
    阀门的密封面是指阀座与关闭件互相接触而进行关闭的部分。当密封面上的比压在40MPa以下时,密封面的质量对阀门密封性能起决定性作用。这是因为:当密封面上的比压小、表面粗糙度低时,泄漏量迅速增加。当密封面上的比压大时,表面粗糙度对泄漏量影响显著减小。
    ⑵ 密封面宽度对阀门密封性能的影响
    密封面的宽度决定毛细孔的长度。当宽度加大时,流体沿毛细孔的运动行程加长,运动阻力增加。加大密封面宽度可以减小高压调节阀中的侵蚀磨损。密封面宽度加大后,会引起泄漏行程长度成正比地加大,因而能够按比例地减少泄漏量。但密封面宽度增加,在同样的密封力下,密封比压减小,又会使泄漏的可能性增加。因此,不能无限的增加密封面宽度。
    ⑶ 阀前和阀后的压力差对阀门密封性能的影响
    从理论上分析,阀前、阀后压力差和泄漏量既成正比关系。但试验证明:在其他条件相同的情况下,泄漏量的增长是超过压力差的增长的。泄漏量与压力差之间的关系可以近似的以下式表示:
    G=M(N△P2+S△P)
式中:M,N,S——常数系数,这些系数取决于材料、密封表面的加工质量、密封面上的比压和其他条件;
    △P——压差。
    ⑷ 密封面材料及其处理状态对阀门密封性能的影响
    密封面材料及其处理状态对阀门泄漏量有很大影响。由于密封面间的剩余间隙的大小取决于密封表面微观不平度,所以,如果使用钢制材料的密封圈,造成相同的密封程度,就必须有较大的比压,其值必然超过用黄铜制的密封圈的比压值。
    与密封有关的表面处理状态,诸如波峰的变形、尺寸和密封间隙的改变以及其他现象都发生在金属表层上,很明显,表层的性能与基体材料性能有明显区别。由加工引起的变化可以影响表层厚度50μm。研磨时,基体金属不露出。工作表层组织不同于金属基体组织。
    材料性能与几何形状及微观几何形状相比影响不大。金属性能的差异,通常小于其他因素的影响。密封面在低压条件下工作时,这种情况更为突出。当比压高于40MPa时,表面粗糙度对密封性能的影响就减小,而材料的影响便增加。
    ⑸ 介质性质对阀门密封性能的影响
    液体介质对泄漏量的影响基本上由黏度确定在同一个密封阀中,各种条件相同的情况下,黏度大的介质比黏度小的介质渗漏要小得多。气体介质和液体介质相比差别更为明显(饱和蒸汽除外,饱和蒸汽容易保证密封面)。
    ⑹ 表面亲水性对阀门密封性能的影响
    表面亲水性影响泄漏量是因为毛细孔特性的作用。当密封表面上只要有一层很薄的油膜,就需加大通过间隙的水的压力。由于金属表面具有良好的亲水性,煤油能很容易的渗透铸件和密封连接的间隙。所以,在一些最关键性的场合,是采用煤油进行密封性液压试验的。采用腔体内灌煤油的方法进行密封性试验,大约相当于0.3~0.4MPa压力下的水压密封性试验。
    ⑺ 密封油膜的存在对阀门密封性能的影响
    密封表面间存在密封油膜对其密封性有显著影响。当表面上有密封油膜时,破坏了接触表面间的亲水性,这样就需要较大的压力差,才能使介质通过毛细孔。另外,表面上有稠密封油膜能堵塞介质的通道行程,提高连接的密封性。在采用油膜密封时应注意:当工作过程中油膜减少时,应能恢复油膜的厚度。阀门中采用的油脂不允许溶于介质之中,也不应该蒸发、硬化或有其他的化学变化。
    ⑻ 关闭件的刚性和结构特点对阀门密封性能的影响
    关闭件的刚性和结构的影响是由于零件的弹性作用。由于闭路阀的关闭件不是绝对刚性,而是具有一定弹性的,在与介质有关的压力作用下,尺寸是变化的,这也引起密封面力的相互作用的变化。为补偿这些变化对关闭件密封性能的影响,最好是使密封面具有较小的刚性,即弹性变形尽可能大些。