唐 鵬，王 偉，桑建偉，張金明

(中石油大慶石化分公司塑料廠，黑龍江 大慶 163714)

中石油大慶石化分公司塑料廠高壓聚乙烯裝置的高壓循環(huán)氣系統(tǒng)中，YSV-64604、YSV-64605、YSV-64606、YSV-64607等4臺(tái)高壓液壓排料閥是重要部件，閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。在高溫、高壓、潮濕的環(huán)境下工作，填料經(jīng)常發(fā)生泄漏，長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾生產(chǎn)的正常運(yùn)行。為此組織了攻關(guān)小組，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察和研究，認(rèn)為上述問(wèn)題是填料形狀存在缺陷、軟填料安裝方法不妥造成的。

一、軟填料簡(jiǎn)介

1.工作原理

穿軸壓蓋將填料函內(nèi)的軟填料軸向壓緊，使其產(chǎn)生塑性變形堵塞泄露間隙，實(shí)現(xiàn)密封。由于填料是彈塑性體，受到軸向壓緊后壓緊力沿軸向逐漸減少，使填料緊貼于軸表面的徑向壓緊力的分布由外端(壓蓋側(cè))向內(nèi)端，介質(zhì)壓力的分布由內(nèi)端逐漸向外端遞減。當(dāng)外端介質(zhì)壓力為零時(shí)，則泄漏趨近零，閥桿通過(guò)軸向位移實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。

2.石墨軟填料的特點(diǎn)

石墨軟填料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、潤(rùn)滑性能良好，具有耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定、拆裝方便、成本較低等特點(diǎn)，但耐磨性差。軟填料可制成圓形、長(zhǎng)形、長(zhǎng)方形、楔形、三角形、錐套形等多種形狀，適用于離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)和船舶螺旋槳等轉(zhuǎn)軸的密封。

3.使用工況和泄露原因

柔性石墨材質(zhì)填料性能好，但在壓力30MPa、溫度180℃、介質(zhì)為高溫高壓低聚物、每4h自動(dòng)排料一次的工作條件下，頻繁受到高壓流體的沖擊，容易變形和損壞，造成泄漏。按照公司HSE管理體系，高溫、高壓設(shè)備不能在設(shè)備運(yùn)行中緊固密封，所以泄漏只能停機(jī)處理，影響全廠的生產(chǎn)乃至經(jīng)濟(jì)效益。

二、改進(jìn)措施

為了保證填料密封的可靠性，必須保證填料對(duì)閥桿的徑向壓力滿(mǎn)足密封要求。根椐填料密封的壓力分布理論分析和各種填料設(shè)計(jì)的性能測(cè)試，得出填料的徑向壓力，即主密封壓力計(jì)算公式：

式中：Pr——填料徑向壓力，MPa；

P0——填料壓蓋處軸向壓力，MPa；

K——為填料壓力比(又稱(chēng)應(yīng)力系數(shù))；

d1——為閥桿直徑，mm；

d0——填料函孔徑，mm；

S——填料深度，mm；

μ1——為填料與閥桿間的動(dòng)摩擦系數(shù)；

μ2——為填料與填料函間的靜摩擦系數(shù)。

通過(guò)研究計(jì)算，把柔性石墨軟填料組(圖1)改為耐高溫高壓的V形結(jié)構(gòu)填料組(圖2)，內(nèi)、外增加了支撐環(huán)和壓環(huán)，中間增加了隔離環(huán)。密封環(huán)和壓環(huán)為填充聚四氟乙烯材質(zhì)(填充了碳素纖維和青銅粉等元素)、支承環(huán)和中間隔離環(huán)為H62黃銅材質(zhì)。根據(jù)填料函和閥桿的尺寸，分別加工出合適的V型填料組、密封環(huán)和支承環(huán)，要求加工后的填料組各零件尺寸公差必須達(dá)到改進(jìn)方案所需的技術(shù)要求。

由于有支撐環(huán)、隔離環(huán)、壓環(huán)等組合，V形填料組可以大大提高填料組的耐沖擊強(qiáng)度，并提高壓緊力的傳導(dǎo)，滿(mǎn)足密封要求。即使個(gè)別填料磨損或變形，也不會(huì)很快影響其他密封環(huán)的密封性能，可確保液壓排料閥長(zhǎng)周期運(yùn)行。

三、效果

按照制定的技改方案，2005年3月利用高壓聚乙烯裝置停車(chē)檢修時(shí)間，首先對(duì)1臺(tái)YSV-64605進(jìn)行了填料改進(jìn)。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行觀察，沒(méi)有發(fā)生泄漏，密封性能良好，而未改進(jìn)的其他3臺(tái)液壓閥的填料都有4~6次的填料更換記錄?？梢?jiàn)，改進(jìn)后的液壓閥密封效果明顯。液壓排料閥則由改進(jìn)前運(yùn)行周期2~3個(gè)月延長(zhǎng)到3年，每年節(jié)省材料費(fèi)和人工費(fèi)約6萬(wàn)元、停車(chē)費(fèi)用上千萬(wàn)元。