閥門盤根的做法

曉昀

        逸散性泄漏防控的范圍既包括揮發(fā)性有害物質(zhì)泄漏——防止污染環(huán)境,，也包括蒸汽和其它低溫惰性介質(zhì)泄漏——防止生產(chǎn)效率降低,。從根源上防止泄漏,，應(yīng)該說是不二之選,。具體而言,，需要精心設(shè)計(jì)殼體,，合理選擇盤根材質(zhì)和結(jié)構(gòu),，以及正確的安裝,。
通常填料函內(nèi)可容納四至六個(gè)盤根環(huán)，而閥桿的密封元件,，少則一至二個(gè),，多則如升桿結(jié)構(gòu)那樣，可能有七個(gè)盤根環(huán),。盤根環(huán)可以采用編繩法或模壓成型法制造,。編繩法制造的盤根材料，可以按照心軸/閥桿的圓周長度切割成段,，切口呈45?（斜接）或90?（垂直）,。


         推薦采用斜接法，因?yàn)樵谳S向載荷的作用下能獲得更好的端面結(jié)合效果,。必須注意,，每個(gè)盤根環(huán)必須完整環(huán)繞心軸/閥桿的整個(gè)圓周,；最好的狀態(tài)是，盤根環(huán)外側(cè)與填料函內(nèi)壁間的緊密度,，高于盤根環(huán)內(nèi)側(cè)與閥桿間的緊密度,。如果切口處的盤根繩頭過長導(dǎo)致堆疊，或者過短導(dǎo)致空缺,，都會(huì)導(dǎo)致盤根環(huán)密度不均勻,，成為潛在的泄漏路徑。


壓縮和載荷


        安裝盤根時(shí),，必須依次將各個(gè)盤根環(huán)安裝到位,，直到完成全套盤根組。如此可確保軸向應(yīng)力分布均勻,，并降低摩擦力和泄漏率,，降低甚至避免將來更換盤根或重新緊固壓蓋的需求，從而延長盤根組的使用壽命,。

                                                                                                                                                                                        圖 1


        反之如果一次性安裝一套五個(gè)盤根環(huán),，那么最靠近壓蓋隨動(dòng)件的頂端盤根環(huán)受到的載荷最大，但最貼近工藝介質(zhì)的最底層盤根環(huán)受到的載荷很小,，甚至可以忽略不計(jì),。原因是盤根環(huán)會(huì)降低軸向載荷，底層盤根環(huán)阻止介質(zhì)泄漏的效果就會(huì)變差,，無論其是切割纏繞還是模壓成型盤根,。還有一種情況是對(duì)盤根環(huán)頂端施加的載荷過大，導(dǎo)致閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦力過大,，甚至損壞盤根組（圖1）,。從一些數(shù)據(jù)可以看出，如果安裝作業(yè)正確規(guī)范,，盤根組在經(jīng)歷100次機(jī)械循環(huán)后,，應(yīng)力松弛的程度最高不超過20%。但如果安裝不正確,，應(yīng)力甚至?xí)�減少60%左右,，以至密封性能不再可靠。


溫度限制


          只有在特定溫度范圍內(nèi),，盤根和密封材料才能有最佳性能表現(xiàn),。例如,，聚四氟乙烯(PTFE)的溫度范圍大約是零下101℃和232℃之間,。如果應(yīng)用于溫度更高的環(huán)境，它的分子結(jié)構(gòu)就有可能改變,，導(dǎo)致有害氣體泄漏,，進(jìn)而使閥桿發(fā)生腐蝕,，甚至導(dǎo)致有毒的聚四氟乙烯煙氣從壓蓋隨動(dòng)件頂端逸出。


         此類煙氣甚至可能具有致癌性,。此外隨著煙氣釋放,，盤根材質(zhì)會(huì)軟化，重量會(huì)減輕,，并導(dǎo)致有害工藝介質(zhì)泄漏,，或是產(chǎn)品泄漏。如果采用的是柔性石墨,，適用的溫度范圍自然不同,。在氧化氣氛中，一般是零下196℃和450℃之間,。


        綜合考慮材質(zhì)特性,，例如灰分、氯化物,、硫,、氟化物及其它鹵素化合物的含量，以及制造商提供的氧化質(zhì)量損失信息,，可以判斷出石墨盤根最高可在450℃環(huán)境中可靠防止逸散泄漏,，在不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)的蒸氣工況中，最高能承受650℃,。柔性石墨和聚四氟乙烯(PTFE)都廣泛適用于PH值0-14的各種介質(zhì),；石墨材質(zhì)在有些情況下還適用于火災(zāi)安全密封。




危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估


        開始安裝盤根前,，應(yīng)該先進(jìn)行全面的危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,。首先要妥善隔離閥門，確保安全施工,。操作人員應(yīng)按規(guī)定穿戴防護(hù)服和護(hù)目鏡,。用盤根清理工具將填料函中的舊盤根全部清除干凈（圖2）。

                                                                                                                                                           圖 2



           用檢修鏡仔細(xì)檢查閥桿是否有點(diǎn)蝕和劃傷,，并確保舊盤根已被徹底清除干凈,。必要時(shí)進(jìn)行翻新。然后測(cè)量閥桿外徑,、填料函內(nèi)徑和填料函空腔深度,，以便準(zhǔn)確計(jì)算盤根尺寸。

圖 3



         盤根環(huán)半徑的計(jì)算公式是((OD-ID)/2),，接著計(jì)算出多少層盤根環(huán)的厚度,，能和填料函空腔深度相匹配�,？蓪⒈P根材料圍繞在直徑和閥桿相同的心軸上,，垂直切割（沿徑向）,；也可以用盤根專用切割工具斜切。需要謹(jǐn)慎避免沿長度方向拉伸盤根材料,，亦要避免其受擠壓導(dǎo)致橫截面變形,。同樣需要注意的是，切割面必須整齊利落,，切面上不可以有雜質(zhì)或碎屑,。

                                                                                                                                                              圖5

各自獨(dú)立的盤根環(huán)


         絕不能用繞線圈的方式將盤根材料裝滿填料函，而是用專用切割工具切割盤根編織材料,，并制成獨(dú)立的盤根環(huán),，切口呈45?（斜接）（見圖6），這樣可以利用載荷獲得更好的端面結(jié)合效果,。
需要查看每個(gè)盤根環(huán)的大小是否剛好匹配填料函,；每個(gè)環(huán)的接口都妥善對(duì)接，而且要最大限度和填料函內(nèi)壁緊密貼合,，不可通過拉伸編織材料使其與內(nèi)徑相匹配,。后續(xù)安裝的所有盤根環(huán)，尺寸和切割方式都必須和第一個(gè)相同,。


         預(yù)制成型盤根環(huán)非常普遍,，無需現(xiàn)場切割，因此容易安裝,。首先檢查閥門壓蓋螺栓,、螺母和墊片，如有破損應(yīng)當(dāng)更換,。螺栓和螺母都需涂潤滑脂,。為了有效控制逸散泄漏，必須要用扭矩扳手,，并遵守盤根供應(yīng)商提供的操作規(guī)程,。




轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿


         填料函同樣也要確保清潔無雜質(zhì)和油脂。將第一個(gè)盤根環(huán)放入填料函,，留意接口的位置,，應(yīng)當(dāng)首先將接口部位塞入填料函，然后再塞入盤根環(huán)的其余部分,。如果是柔性石墨模壓盤根環(huán),，應(yīng)當(dāng)將每個(gè)環(huán)都拉伸成螺旋狀后（圖5）再安裝到位，以避免盤根環(huán)損傷,。每次安裝一枚盤根環(huán),，確保其已經(jīng)在填料函內(nèi)壓緊并坐實(shí)后，方可安裝下一枚。如果壓蓋隨動(dòng)件的長度不足以到達(dá)填料函底部,，則安裝盤根環(huán)時(shí)需要臨時(shí)工具或加長環(huán)輔助。

                                                                                                                                                                                           圖 6


           除非有明確規(guī)定,，否則密封元件不可以潤滑處理,。按照制造商提供的操作規(guī)范，對(duì)安裝好的第一枚盤根環(huán)施加載荷,。對(duì)下一枚盤根環(huán)重復(fù)同樣步驟,，每次僅限安裝一枚。任何兩枚相鄰盤根環(huán)的各自接口,，必須分別在90?和180?的位置（圖6）,。
安裝完成之后，必須操作閥桿,，使閥門在開,、關(guān)位置循環(huán)三至十次，以便確保盤根組妥善坐實(shí),。在此過程中,，盤根組會(huì)發(fā)生一定程度的松弛，因此完成開關(guān)操作后,，應(yīng)當(dāng)按照制造商提供的參數(shù)重新緊固,，以便有充足裕度抵消將來發(fā)生的松弛。同理,，閥門按照正常工況投入使用后,，應(yīng)對(duì)盤根組進(jìn)行最后一次緊固，為將來發(fā)生的應(yīng)力松弛儲(chǔ)備足夠裕度,。




避免泄漏


         如果正確安裝盤根,，由軸向應(yīng)力轉(zhuǎn)化為徑向應(yīng)力時(shí)的衰減就會(huì)降低。這有助于盤根在更長時(shí)間內(nèi)維持可靠的密封性能,，以及合理的摩擦載荷分布,。在此基礎(chǔ)上，閥門的逸散泄漏密封性能,，乃至生產(chǎn)效率都會(huì)顯著提高,。


         二十世紀(jì)70年代，如果閥門盤根每分鐘泄漏若干滴液體,，還是可以被接受的,。當(dāng)前時(shí)代，政府的立法導(dǎo)向是要消除泄漏,，并且出臺(tái)了相關(guān)監(jiān)管法規(guī),、規(guī)程，用于查找,、降低和控制閥門逸散泄漏,。此外,，制造商和終端用戶都要求閥門順利通過各種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)，比如ISO15848-1,、API 624和API 641,。


        正確的盤根安裝規(guī)程是決定密封性能合格與否的要素之一。而密封性能則是判斷閥門供應(yīng)商的價(jià)值是否超越同行的重要標(biāo)志,。