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閥門(mén)盤根怎麽安裝？大(dà)學問！
類别：行(xíng)業新聞 日期：2021-05-15
逸散性洩漏防控的範圍既包括揮發性有(yǒu)害物質洩漏——防止污染環境，也包括蒸汽和(hé)其它低(dī)溫惰性介質洩漏——防止生(shēng)産效率。從根源上(shàng)防止洩漏，應該說是不二之選。具體(tǐ)而言，需要精心設計(jì)殼體(tǐ)，合理(lǐ)選擇盤根材質和(hé)結構，以及正确的安裝。
通(tōng)常填料函內(nèi)可(kě)容納四六個(gè)盤根環，而閥杆的密封元件，少(shǎo)則一二個(gè)，多(duō)則如升杆結構那(nà)樣，可(kě)能有(yǒu)七個(gè)盤根環。盤根環可(kě)以采用編繩法或模壓成型法制(zhì)造。編繩法制(zhì)造的盤根材料，可(kě)以按照心軸/閥杆的圓周長度切割成段，切口呈45º（斜接）或90º（垂直）。
采用斜接法，因為(wèi)在軸向載荷的作(zuò)用下能獲得(de)更好的端面結合。必須注意，每個(gè)盤根環必須完整環繞心軸/閥杆的整個(gè)圓周；好的狀态是，盤根環外側與填料函內(nèi)壁間(jiān)的緊密度，高(gāo)于盤根環內(nèi)側與閥杆間(jiān)的緊密度。如果切口處的盤根繩頭過長導緻堆疊，或者過短(duǎn)導緻空(kōng)缺，都會(huì)導緻盤根環密度不均勻，成為(wèi)潛在的洩漏路徑。
壓縮和(hé)載荷
安裝盤根時(shí)，必須依次将各個(gè)盤根環安裝到位，直到完成全套盤根組。如此可(kě)确保軸向應力分布均勻，并摩擦力和(hé)洩漏率，避免将來(lái)更換盤根或重新緊固壓蓋的需求，從而延長盤根組的使用。
圖 1
反之如果一次性安裝一套五個(gè)盤根環，那(nà)麽靠近壓蓋随動件的頂端盤根環受到的載荷大(dà)，但(dàn)貼近工藝介質的底層盤根環受到的載荷很(hěn)小(xiǎo)，可(kě)以忽略不計(jì)。原因是盤根環會(huì)軸向載荷，底層盤根環阻止介質洩漏的就會(huì)變差，無論其是切割纏繞還(hái)是模壓成型盤根。還(hái)有(yǒu)一種情況是對盤根環頂端施加的載荷過大(dà)，導緻閥杆轉動時(shí)的摩擦力過大(dà)，損壞盤根組（圖1）。從一些(xiē)數(shù)據可(kě)以看出，如果安裝作(zuò)業正确規範，盤根組在經曆100次機械循環後，應力松弛的程度高(gāo)不超過20%。但(dàn)如果安裝不正确，應力會(huì)減少(shǎo)60%左右，以密封性能不再可(kě)靠。
溫度限制(zhì)
隻有(yǒu)在特定溫度範圍內(nèi)，盤根和(hé)密封材料才能有(yǒu)性能表現。例如，聚四氟乙烯(PTFE)的溫度範圍大(dà)約是零下101℃和(hé)232℃之間(jiān)。如果應用于溫度更高(gāo)的環境，它的分子結構就有(yǒu)可(kě)能改變，導緻有(yǒu)害氣體(tǐ)洩漏，進而使閥杆發生(shēng)腐蝕，導緻有(yǒu)毒的聚四氟乙烯煙氣從壓蓋随動件頂端逸出。
此類煙氣甚可(kě)能具有(yǒu)緻癌性。此外随着煙氣釋放，盤根材質會(huì)軟化，重量會(huì)減輕，并導緻有(yǒu)害工藝介質洩漏，或是産品洩漏。如果采用的是柔性石墨，适用的溫度範圍自然不同。在氧化氣氛中，一般是零下196℃和(hé)450℃之間(jiān)。
綜合考慮材質特性，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(zhì)造商提供的氧化質量損失信息，可(kě)以判斷出石墨盤根高(gāo)可(kě)在450℃環境中可(kě)靠防止逸散洩漏，在不會(huì)發生(shēng)氧化反應的蒸氣工況中，高(gāo)能承受650℃。柔性石墨和(hé)聚四氟乙烯(PTFE)都廣泛适用于PH值0-14的各種介質；石墨材質在有(yǒu)些(xiē)情況下還(hái)适用于火(huǒ)災密封。
危害與風險評估
開(kāi)始安裝盤根前，應該先進行(xíng)的危害與風險評估。首先要妥善隔離閥門(mén)，确保施工。人(rén)員應按規定穿戴防護服和(hé)護目鏡。用盤根清理(lǐ)工具将填料函中的舊(jiù)盤根全部幹淨（圖2）。
圖 2
用檢修鏡仔細檢查閥杆是否有(yǒu)點蝕和(hé)劃傷，并确保舊(jiù)盤根已被徹底幹淨。必要時(shí)進行(xíng)翻新。然後測量閥杆外徑、填料函內(nèi)徑和(hé)填料函空(kōng)腔深度，以便準确計(jì)算(suàn)盤根尺寸。
圖 3
盤根環半徑的計(jì)算(suàn)公式是((OD-ID)/2)，接着計(jì)算(suàn)出多(duō)少(shǎo)層盤根環的厚度，能和(hé)填料函空(kōng)腔深度相匹配。可(kě)将盤根材料圍繞在直徑和(hé)閥杆相同的心軸上(shàng)，垂直切割（沿徑向）；也可(kě)以用盤根專用切割工具斜切。需要謹慎避免沿長度方向拉伸盤根材料，亦要避免其受擠壓導緻橫截面變形。同樣需要注意的是，切割面必須整齊利落，切面上(shàng)不可(kě)以有(yǒu)雜質或碎屑。
各自獨立的盤根環
絕不能用繞線圈的方式将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(zhì)成獨立的盤根環，切口呈45º（斜接）（見圖6），這樣可(kě)以利用載荷獲得(de)更好的端面結合。
需要查看每個(gè)盤根環的大(dà)小(xiǎo)是否剛好匹配填料函；每個(gè)環的接口都妥善對接，而且要限度和(hé)填料函內(nèi)壁緊密貼合，不可(kě)通(tōng)過拉伸編織材料使其與內(nèi)徑相匹配。後續安裝的所有(yǒu)盤根環，尺寸和(hé)切割方式都必須和(hé)個(gè)相同。
預制(zhì)成型盤根環普遍，無需現場(chǎng)切割，因此容易安裝。首先檢查閥門(mén)壓蓋螺栓、螺母和(hé)墊片，如有(yǒu)破損應當更換。螺栓和(hé)螺母都需塗潤滑脂。為(wèi)了有(yǒu)效控制(zhì)逸散洩漏，必須要用扭矩扳手，并遵守盤根供應商提供的規程。
轉動閥杆
填料函同樣也要确保清潔無雜質和(hé)油脂。将個(gè)盤根環放入填料函，留意接口的位置，應當首先将接口部位塞入填料函，然後再塞入盤根環的其餘部分。如果是柔性石墨模壓盤根環，應當将每個(gè)環都拉伸成螺旋狀後（圖5）再安裝到位，以避免盤根環損傷。每次安裝一枚盤根環，确保其已經在填料函內(nèi)壓緊并坐(zuò)實後，方可(kě)安裝下一枚。如果壓蓋随動件的長度不足以到達填料函底部，則安裝盤根環時(shí)需要臨時(shí)工具或加長環輔助。
圖 5
除非有(yǒu)明(míng)确規定，否則密封元件不可(kě)以潤滑處理(lǐ)。按照制(zhì)造商提供的規範，對安裝好的枚盤根環施加載荷。對下一枚盤根環重複同樣步驟，每次安裝一枚。兩枚相鄰盤根環的各自接口，必須分别在90º和(hé)180º的位置（圖6）。
安裝完成之後，必須閥杆，使閥門(mén)在開(kāi)、關位置循環三十次，以便确保盤根組妥善坐(zuò)實。在此過程中，盤根組會(huì)發生(shēng)一定程度的松弛，因此完成開(kāi)關後，應當按照制(zhì)造商提供的參數(shù)重新緊固，以便有(yǒu)充足裕度抵消将來(lái)發生(shēng)的松弛。同理(lǐ)，閥門(mén)按照正常工況投入使用後，應對盤根組進行(xíng)後一次緊固，為(wèi)将來(lái)發生(shēng)的應力松弛儲備足夠裕度。
圖6
避免洩漏
如果正确安裝盤根，由軸向應力轉化為(wèi)徑向應力時(shí)的衰減就會(huì)。這有(yǒu)助于盤根在更長時(shí)間(jiān)內(nèi)維持可(kě)靠的密封性能，以及合理(lǐ)的摩擦載荷分布。在此基礎上(shàng)，閥門(mén)的逸散洩漏密封性能，乃生(shēng)産效率都會(huì)顯著提高(gāo)。
二十世紀七十年代，如果閥門(mén)盤根每分鍾洩漏若幹滴液體(tǐ)，還(hái)是可(kě)以被接受的。當前時(shí)代，的立法導向是要洩漏，并且出台了相關監管法規、規程，用于查找、和(hé)控制(zhì)閥門(mén)逸散洩漏。此外，制(zhì)造商和(hé)終端用戶都要求閥門(mén)順利通(tōng)過各種标準的試驗，比如ISO15848-1、API 624和(hé)API 641。
正确的盤根安裝規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(mén)供應商的價值是否超越同行(xíng)的重要标志(zhì)。
通(tōng)常填料函內(nèi)可(kě)容納四六個(gè)盤根環，而閥杆的密封元件，少(shǎo)則一二個(gè)，多(duō)則如升杆結構那(nà)樣，可(kě)能有(yǒu)七個(gè)盤根環。盤根環可(kě)以采用編繩法或模壓成型法制(zhì)造。編繩法制(zhì)造的盤根材料，可(kě)以按照心軸/閥杆的圓周長度切割成段，切口呈45º（斜接）或90º（垂直）。
采用斜接法，因為(wèi)在軸向載荷的作(zuò)用下能獲得(de)更好的端面結合。必須注意，每個(gè)盤根環必須完整環繞心軸/閥杆的整個(gè)圓周；好的狀态是，盤根環外側與填料函內(nèi)壁間(jiān)的緊密度，高(gāo)于盤根環內(nèi)側與閥杆間(jiān)的緊密度。如果切口處的盤根繩頭過長導緻堆疊，或者過短(duǎn)導緻空(kōng)缺，都會(huì)導緻盤根環密度不均勻，成為(wèi)潛在的洩漏路徑。
壓縮和(hé)載荷
安裝盤根時(shí)，必須依次将各個(gè)盤根環安裝到位，直到完成全套盤根組。如此可(kě)确保軸向應力分布均勻，并摩擦力和(hé)洩漏率，避免将來(lái)更換盤根或重新緊固壓蓋的需求，從而延長盤根組的使用。
圖 1反之如果一次性安裝一套五個(gè)盤根環，那(nà)麽靠近壓蓋随動件的頂端盤根環受到的載荷大(dà)，但(dàn)貼近工藝介質的底層盤根環受到的載荷很(hěn)小(xiǎo)，可(kě)以忽略不計(jì)。原因是盤根環會(huì)軸向載荷，底層盤根環阻止介質洩漏的就會(huì)變差，無論其是切割纏繞還(hái)是模壓成型盤根。還(hái)有(yǒu)一種情況是對盤根環頂端施加的載荷過大(dà)，導緻閥杆轉動時(shí)的摩擦力過大(dà)，損壞盤根組（圖1）。從一些(xiē)數(shù)據可(kě)以看出，如果安裝作(zuò)業正确規範，盤根組在經曆100次機械循環後，應力松弛的程度高(gāo)不超過20%。但(dàn)如果安裝不正确，應力會(huì)減少(shǎo)60%左右，以密封性能不再可(kě)靠。
溫度限制(zhì)
隻有(yǒu)在特定溫度範圍內(nèi)，盤根和(hé)密封材料才能有(yǒu)性能表現。例如，聚四氟乙烯(PTFE)的溫度範圍大(dà)約是零下101℃和(hé)232℃之間(jiān)。如果應用于溫度更高(gāo)的環境，它的分子結構就有(yǒu)可(kě)能改變，導緻有(yǒu)害氣體(tǐ)洩漏，進而使閥杆發生(shēng)腐蝕，導緻有(yǒu)毒的聚四氟乙烯煙氣從壓蓋随動件頂端逸出。
此類煙氣甚可(kě)能具有(yǒu)緻癌性。此外随着煙氣釋放，盤根材質會(huì)軟化，重量會(huì)減輕，并導緻有(yǒu)害工藝介質洩漏，或是産品洩漏。如果采用的是柔性石墨，适用的溫度範圍自然不同。在氧化氣氛中，一般是零下196℃和(hé)450℃之間(jiān)。
綜合考慮材質特性，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(zhì)造商提供的氧化質量損失信息，可(kě)以判斷出石墨盤根高(gāo)可(kě)在450℃環境中可(kě)靠防止逸散洩漏，在不會(huì)發生(shēng)氧化反應的蒸氣工況中，高(gāo)能承受650℃。柔性石墨和(hé)聚四氟乙烯(PTFE)都廣泛适用于PH值0-14的各種介質；石墨材質在有(yǒu)些(xiē)情況下還(hái)适用于火(huǒ)災密封。
危害與風險評估
開(kāi)始安裝盤根前，應該先進行(xíng)的危害與風險評估。首先要妥善隔離閥門(mén)，确保施工。人(rén)員應按規定穿戴防護服和(hé)護目鏡。用盤根清理(lǐ)工具将填料函中的舊(jiù)盤根全部幹淨（圖2）。
用檢修鏡仔細檢查閥杆是否有(yǒu)點蝕和(hé)劃傷，并确保舊(jiù)盤根已被徹底幹淨。必要時(shí)進行(xíng)翻新。然後測量閥杆外徑、填料函內(nèi)徑和(hé)填料函空(kōng)腔深度，以便準确計(jì)算(suàn)盤根尺寸。
盤根環半徑的計(jì)算(suàn)公式是((OD-ID)/2)，接着計(jì)算(suàn)出多(duō)少(shǎo)層盤根環的厚度，能和(hé)填料函空(kōng)腔深度相匹配。可(kě)将盤根材料圍繞在直徑和(hé)閥杆相同的心軸上(shàng)，垂直切割（沿徑向）；也可(kě)以用盤根專用切割工具斜切。需要謹慎避免沿長度方向拉伸盤根材料，亦要避免其受擠壓導緻橫截面變形。同樣需要注意的是，切割面必須整齊利落，切面上(shàng)不可(kě)以有(yǒu)雜質或碎屑。
各自獨立的盤根環
絕不能用繞線圈的方式将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(zhì)成獨立的盤根環，切口呈45º（斜接）（見圖6），這樣可(kě)以利用載荷獲得(de)更好的端面結合。
需要查看每個(gè)盤根環的大(dà)小(xiǎo)是否剛好匹配填料函；每個(gè)環的接口都妥善對接，而且要限度和(hé)填料函內(nèi)壁緊密貼合，不可(kě)通(tōng)過拉伸編織材料使其與內(nèi)徑相匹配。後續安裝的所有(yǒu)盤根環，尺寸和(hé)切割方式都必須和(hé)個(gè)相同。
預制(zhì)成型盤根環普遍，無需現場(chǎng)切割，因此容易安裝。首先檢查閥門(mén)壓蓋螺栓、螺母和(hé)墊片，如有(yǒu)破損應當更換。螺栓和(hé)螺母都需塗潤滑脂。為(wèi)了有(yǒu)效控制(zhì)逸散洩漏，必須要用扭矩扳手，并遵守盤根供應商提供的規程。
轉動閥杆
填料函同樣也要确保清潔無雜質和(hé)油脂。将個(gè)盤根環放入填料函，留意接口的位置，應當首先将接口部位塞入填料函，然後再塞入盤根環的其餘部分。如果是柔性石墨模壓盤根環，應當将每個(gè)環都拉伸成螺旋狀後（圖5）再安裝到位，以避免盤根環損傷。每次安裝一枚盤根環，确保其已經在填料函內(nèi)壓緊并坐(zuò)實後，方可(kě)安裝下一枚。如果壓蓋随動件的長度不足以到達填料函底部，則安裝盤根環時(shí)需要臨時(shí)工具或加長環輔助。
圖 5除非有(yǒu)明(míng)确規定，否則密封元件不可(kě)以潤滑處理(lǐ)。按照制(zhì)造商提供的規範，對安裝好的枚盤根環施加載荷。對下一枚盤根環重複同樣步驟，每次安裝一枚。兩枚相鄰盤根環的各自接口，必須分别在90º和(hé)180º的位置（圖6）。
安裝完成之後，必須閥杆，使閥門(mén)在開(kāi)、關位置循環三十次，以便确保盤根組妥善坐(zuò)實。在此過程中，盤根組會(huì)發生(shēng)一定程度的松弛，因此完成開(kāi)關後，應當按照制(zhì)造商提供的參數(shù)重新緊固，以便有(yǒu)充足裕度抵消将來(lái)發生(shēng)的松弛。同理(lǐ)，閥門(mén)按照正常工況投入使用後，應對盤根組進行(xíng)後一次緊固，為(wèi)将來(lái)發生(shēng)的應力松弛儲備足夠裕度。
避免洩漏
如果正确安裝盤根，由軸向應力轉化為(wèi)徑向應力時(shí)的衰減就會(huì)。這有(yǒu)助于盤根在更長時(shí)間(jiān)內(nèi)維持可(kě)靠的密封性能，以及合理(lǐ)的摩擦載荷分布。在此基礎上(shàng)，閥門(mén)的逸散洩漏密封性能，乃生(shēng)産效率都會(huì)顯著提高(gāo)。
二十世紀七十年代，如果閥門(mén)盤根每分鍾洩漏若幹滴液體(tǐ)，還(hái)是可(kě)以被接受的。當前時(shí)代，的立法導向是要洩漏，并且出台了相關監管法規、規程，用于查找、和(hé)控制(zhì)閥門(mén)逸散洩漏。此外，制(zhì)造商和(hé)終端用戶都要求閥門(mén)順利通(tōng)過各種标準的試驗，比如ISO15848-1、API 624和(hé)API 641。
正确的盤根安裝規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(mén)供應商的價值是否超越同行(xíng)的重要标志(zhì)。
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