固定式球阀密封及内漏原因介绍

第一篇：固定式球阀密封及内漏原因介绍

固定式球阀密封及内漏原因分析

摘要：针对天然气长输管线应用最多的的管线球阀结构分析，以各接触面密封结构为例，对不同要求的密封场合球阀的密封结构设计，及密封过程中阀座、阀杆等处的受力情况的分析，提出阀门内漏的原因及解决方式。

主题词：球阀

密封原理

受力分析

内漏

一、固定式球阀的结构

1、基本结构：CHV（成高）FTB系列的管线球阀，阀体为锻钢材料，抛光球体，两个浮动阀座及固定阀座支撑（端盖），一个球体上支撑杆（阀杆）及阀腔底部的固定支撑轴。阀体与端盖连接有两种形式：螺栓连接和焊接连接。管线与阀门连接方式分为法兰连接和焊接连接。

2、先进的球体固定方式：球体固定是通过上下对称的两个轴承座固定在阀体上，由阀体承受球体的轴向载荷，阀杆不承受弯曲载荷，实现纯扭矩操作。

固定球阀结构图

二、管线球阀的密封原理及结构

1、可靠的密封：

阀座密封是由软密封材料与金属支撑圈的组件完成，FTB－DR型球阀的阀座密封是由橡胶软密封加金属的组合密封结构。阀座支撑圈是轴向浮动的，通过弹簧预压实现阀座的低压密封，并合理的设计阀座的活塞效应。同时设计防火密封环实现失火状态下的密封。

FTB系列的管线球阀阀座座圈是由两个环状零件组合在一起构成，这种结构，有利于密封圈损坏后的更换，其中主密封圈横截面非O型形状，而近似三角形，这种结构有利于固定密封圈。

2、双截断和泄放（DBB)：

当球体处于全开或全关位置时，阀体中腔介质可以通过排污和放空装置排放。

3、阀座活塞效应的原理：

球阀密封原理（非强制性密封）是依靠介质自身的压力实现的。多采用固定球支撑和弹簧加载的浮动密封圈座，利用活塞效应的原理。

活塞效应密封原理

1、活塞效应原理：

使管道内介质作用在不同面积的环面上，由于压力作用的面积不同，则在阀座前后端面产生一个压力差。压差将浮动阀座压紧在球体上，形成双向密封。当管道内压力高于腔体压力时，上、下游阀座受力：受力面积：A2－A1=X，压差X与预载弹簧弹力，将阀座压紧在球面上。

2、球阀上下游密封原理：

上下游均采用双活塞效应阀座。

球阀上下游同时密封的原理图

上、下游阀座：阀座为双活塞效应阀座。当阀腔内压力值小于管道内介质的压力时，阀座受力面积分析，上游阀座的反向受力面积A2，大于阀座的正向受力面积A1，即A2-A1=X1.下游阀座正向受力面积A3小于阀座反向受力面积A4，即A4-A3=X2压差X1作用力的方向与介质流动方向一致，X1与弹簧弹力将上游阀座压在球面，形成上游密封。压差X2作用力的方向与介质流动方向相反，X2与弹簧弹力将下游阀座压紧在球面上，形成下游密封。

3、阀腔积压向上游泄放及下游密封原理：

上游采用的单活塞效应的阀座，下游为双活塞效应阀座。

阀腔积压向上游泄放及下游密封的原理图

上游阀座：上游阀座为单活塞效应。当阀腔内的压力Pb值超过管道内介质压力P时，对上游阀座受力面积分析，阀座正向的受力面积A6大于阀座反向受力面积A5，即A6－A5=X3,压差作用力的方向与管道内介质流向相反，压差X3克服弹簧弹力将阀腔内的压力泄放到上游管道。当阀腔内压力与管道内压力相等时，阀座在弹簧的作用下回到密封状态。

下游阀座：下游阀座为双活塞效应。当阀腔内压力Pb值超过管道内介质压力P时，对下游阀座受力面积分析，阀座正向的受力面积A7小于阀座反向受力面积A8，即A8-A7=X4,压差作用力的方向仍与介质流向相反。压差X4与弹簧弹力合力将阀座压紧在球面上，实现下游密封。

说明：在阀腔内压力较高时，下游仍能进行密封，实现无介质向下游泄漏。

综上所述：阀座的密封结构有单活塞效应和双活塞效应之分，当上游阀座采用单活塞效应，下游阀座采用双活塞效应时，球阀是上游满足自卸压，下游可靠密封；此时，球阀的安装方向有最佳方向。当上下游阀座均为双活塞效应时，球阀为上下游阀座同时密封，密封的可靠性比单向密封要高。天然气管线球阀一般采用双活塞效应的阀座，阀体上需加装自动泄压阀。

3、辅助密封结构： 阀杆/压盖部位和侧阀体阀座支撑部位都设计有注脂孔，安装有注脂阀，如果阀杆/压盖或阀座密封有所损伤而引起泄漏，可使用密封脂实现紧急密封密封。每个注脂阀内都装有一个内藏式止回阀，防止密封脂在介质的作用下外溢。

双重密封阀座结构图

三、球阀泄漏原因及处理措施

对于固定式球阀而言，不同生产商生产的球阀，密封的原理相同：均是利用活塞效应原理，利用介质自身压力实现密封。在材料的选择和机械加工的水平上差异是造成阀门出现内漏的原因之一。

阀门在使用过程中，存在不同程度，不同形式的内漏。造成阀门内漏的原因有以下几个方面：

1、阀门安装和施工质量

在搬运和安装的过程中，没有注意对密封面的及密封圈座的保护，密封面受到损伤，管道吹扫不彻底，使得阀门在操作过程中，有固体颗粒卡于球体与密封座圈之间，导致密封面损伤。出现这种情况，使用辅助密封结构对其进行注密封脂，可以缓解泄漏或实现紧急密封。根本解决方式是更换密封结构。

2、机械加工，密封圈材质和装配过程问题

在阀门加工过程中，密封面及各环面加工平整度，糙度不满足要求。环面面积加工不精确。软密封材料的选择不满足其工况。装配过程中，对各密封环面的表面检查、处理不到位，存在铁屑、焊渣，密封圈与圈座固定不牢，固定压片时损伤密封圈等均能造成阀门内漏隐患。

3、根据应用场合合理选择阀门

密封原理不同，球阀的使用位置得到限制。在对密封要求较高的地方，要采用双活塞效应的球阀，对于要求零泄漏的地方，可考虑使用轨道式球阀。

4、日常维护保养操作

在新建管道使用过程中，因管道内有杂质，所有阀门应尽量减少进行开启、关闭过程操作，减少杂质对阀门密封面的损伤。因润滑脂有粘附作用，注入阀门后润滑脂刚好附在密封面上，密封面容易粘附杂质，阀门在没有问题的情况下严禁注密封脂。由于球阀不同的结构特点，应制定不同的维护方案，并严格执行。在阀门每次操作后，或每6个月在阀杆和密封剂注射口少量加注一些润滑脂。

赵晶宝 维抢修中心

第二篇：双向流硬碰硬密封旋球阀简介

双向流硬碰硬密封旋球阀简介

在管网系统中，大部分的阀门的作用是对介质进行截断与调节，在某些部位因为压差变化或者检修时防止介质倒流需要有双向密封的功能，目前能实现双向密封功能的阀门有截止阀，闸阀，蝶阀以及球阀，这些阀门因为结构的原因都有很多明显的缺点，截止阀拥有良好的双向截断功能，但是外形大操作力矩大，无法生产大口径，目前市场上最大只能做到DN400；闸阀无调节功能，如果用于调节流量存在闸板脱落的重大危险，并且有同样的庞大外形和高度，并且启闭时间很长，实际操作中非常繁琐；蝶阀除中线衬胶蝶阀能在一定压力范围内实现双向密封外，其余皆为单向流结构无法实现双向密封（我公司产品动画中有直观介绍）；球阀的密封性最好，且流阻小寿命长，最大的缺点是价格昂贵，目前主要应用于石油，天然气，煤气等介质较为重要的管线，在水系统应用极少。还有近几年生产的偏心半球阀主要也是采用了球阀的结构优势，可以简单理解为把球阀内部的密封球体简便为半球体，节省了部分的生产成本，但是体积仍然较大造价较高。

我公司根据多年的设计经验生产的双向流硬碰硬密封旋球阀是结合了球阀的优越密封性与蝶阀的优势结构研发而成的，其即拥有球阀的双向密封功能又具有蝶阀的体积小重量轻的优势，其实质为碟式结构的偏心半球阀，其密封主要是采用了浮动阀座来实现的（我公司产品动画中有直观介绍）。

产品主要应用于水泵出口端，管网系统，回收水系统，高位水槽，易水淹的污水系统，防倒流系统等需要双向密封的场合，在双向流系统中相当于两台普通单向阀门。现在实际应用最多的是水泵出口端即多功能水泵控制阀之后，因为这是个最明显也最经常的需要双向密封的位置，除了应用于检修之外，有些泵房的水泵是采用并联的设计，在实际生产过程中经常出现需要双向密封的条件。

第三篇：水泵机械密封漏水的原因介绍

水泵机械密封漏水原因介绍

水泵机械密封漏水的故障是水泵故障中最容易出现的故障之一，所以水泵机械密封也属于水泵部件中比较关键的易损件之一。

水泵选型时机械密封材质一定要能适合用户输送的液体介质，通常水泵出厂都是氟橡胶机械密封有的厂家是丁晴橡胶机械密封，如果腐蚀性比较严重得选用四氟材质的机械密封。

步骤/方法：

1.安装过紧。观察机械密封的动静环平面，如有严重烧焦现象，平面发黑和很深的痕迹，密封橡胶变硬，失去弹性，这种现象是由于安装过紧造成的。处理办法：调整安装高度，叶轮安装后，用螺丝刀拔动弹簧，弹簧有较强的张力，松开后即复位，有2-4MM的移动距离即可。

2.机械密封处渗漏水的第一种可能性是机封的动、静环平面磨损。而造成机封的动、静环平面磨损的原因有六个方面。

3.安装过松。观察机封动、静环平面，其表面有一层很薄的水垢，能够擦去，表面基本无磨损，这是弹簧失去弹性及装配不良造成，或电机轴向窜动造成。

4.水质差含颗粒。由于水质差，含有小颗粒及介质中盐酸盐含量高，形成磨料磨损机封的平面或拉伤表面产生沟槽、环沟等现象。处理办法：改进水压或介质，更换机封。

5.气蚀。气蚀主要产生于热水泵。由于介质是热水，水温过高产生蒸汽，管道内的汽体进入泵腔内高处，这部份的汽体无法排除，从而造成缺水运行，机封干磨失效，气蚀装自动排气阀，更换机封。

6.缺水运行造成干磨损坏。此现象多见于底阀式安装形式进口处负压，进水管有空气，泵腔内有空气，泵开机后，机封的磨擦高速运转时产生高温，无法得到冷却，检查机封，弹簧张力正常，摩擦面烧焦发黑，橡胶变硬开裂。处理办法：排尽管道及泵腔内空气，更换机械密封。

公司介绍

河北中沃工业泵厂主营大流量单级双吸中开离心泵、混流泵、耐磨渣浆泵、电厂脱硫泵、矿用多级离心泵、压滤机入料泵、管道直联泵、不锈钢化工离心泵、泵用机械密封、柴油机水泵机组等产品，并承揽非标泵产品及其配件的设计、生产与加工，水处理工程设计。信誉第一，质量保证，交货迅速。欢迎各届朋友前来洽谈业务。

河北中沃泵业有限公司

第四篇：泵组机械密封故障原因分析

泵组机械密封故障原因分析

一、故障原因: a 析出固体物料泄漏液、介质凝固、粘结.b 腐蚀、电化腐蚀 c 转速过高、压力过高

d 振动过大、汽蚀、喘振、轴承不正常

e 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。f 热冲击，急冷、急热 g 温差过大

h 试压超标，过高，反压 所致现象: 不正常泄漏 改进措施: 对含有颗粒介质，加装过滤装置

对不宜采用自身介质做冲洗液的，应采取外冲洗措施 检查泵与密封使用性能，改进使用方法

加强冲洗、急冷，改善密封运行环境

二、故障原因: a 析出固体物料泄漏液、介质凝固,粘结.b 腐蚀，电化腐蚀 c 压力波动汽蚀、喘振 d 热冲击，急冷、急热 e 温差过大

f 试压超标，过高，反压 所致现象: 泄漏量较大 改进措施: 对含有颗粒介质，加装过滤装置

对不宜采用自身介质做冲洗液的，应采取外冲洗措施 检查泵与密封使用性能，改进使用方法 加强冲洗、急冷，改善密封运行环境

三、故障原因: a 析出固体物料泄漏液、介质凝固,粘结.b 介质凝固、粘结 c 转速过高，压力过高

d 振动过大，汽蚀、喘振，轴承不正常

e 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。所致现象: 功率上升 改进措施: 对含有颗粒介质，加装过滤装置

对不宜采用自身介质做冲洗液的，应采取外冲洗措施

检查泵与密封使用性能，改进使用方法 加强冲洗、急冷，改善密封运行环境

四、故障原因: a 物料混入或析出固体物质，介质凝固、粘结.b 液体温度超过下限（过冷）所致现象: 不能运转 改进措施: 蒸气保温、加强冲洗、背冷措施 改换密封结构形式

五、故障原因: a 析出固体物料，介质凝固，粘结.b 介质温度过高或过低

c 腐蚀，电化腐蚀d 冲洗、冷却堵塞或减压管路系统堵塞 e 转速过高，压力过高

f 振动过大，汽蚀、喘振，轴承不正常

g 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。h

密封腔未排气 所致现象: 机构破坏 改进措施: 对含有颗粒介质，加装过滤装置

对不宜采用自身介质做冲洗液的，应采取外冲洗措施 检查泵与密封使用性能，改进使用方法 加强冲洗、急冷，改善密封运行环境

六、故障原因: 腐蚀、泄露液凝固、粘结变质 所致现象: 腐蚀，电化腐蚀 改进措施: 对含有颗粒介质，加装过滤装置

对不宜采用自身介质做冲洗液的，应采取外冲洗措施 检查泵与密封使用性能，改进使用方法 加强冲洗、急冷，改善密封运行环境

七、故障原因：

a 冲洗、冷却堵塞或循环系统管路堵塞 b 密封端面比压过大 c 转速过高，压力过高 所致现象： 压盖过热

改进措施：

减少弹簧数量，或适当减小密封压缩量 重新装配调整，改善系统结构 改换密封结构形式 强化冷却、润滑措施

八、故障原因：

a 冲洗、冷却堵塞或减压管路系统堵塞 b 转速过高，压力过高

c 振动过大，汽蚀、喘振，轴承不正常

d 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。e

密封腔未排气 所致现象： 冒烟

改进措施：

减少弹簧数量，或适当减小密封压缩量 重新装配调整，改善系统结构 改换密封结构形式 强化冷却、润滑措施

九、故障原因：

a 转速过高，压力过高

b 振动过大，汽蚀、喘振，轴承不正常

c 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。d 密封腔未排气 所致现象： 端面发声 改进措施：

适当减小密封压缩量

重新装配调整，改善系统结构，排尽系统管路中的气体 改换密封结构形式 强化冷却、润滑措施

十、故障原因：

a 转速过高，压力过高

b 振动过大，汽蚀、喘振，轴承不正常

c 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。所致现象：

大量磨损产物析出 改进措施：

减少弹簧数量，或适当减小密封压缩量 重新装配调整，改善系统结构 改换密封结构形式 强化冷却、润滑措施

十一、故障原因： a 转速过高，压力过高

b 振动过大，汽蚀、喘振，轴承不正常

c 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。所致现象： 不正常振动 改进措施：

重新装配调整，改善系统结构 改换密封结构形式

十二、故障原因：

a 振动过大，汽蚀、喘振，轴承不正常

b 干摩擦、负压、空转密封处汽蚀、吸气、抽空。c 压力波动汽蚀、喘振 d 热冲击，急冷、急热 e 试压超标，过高，反压 所致现象： 机构打滑 改进措施：

重新装配调整，改善系统结构 改换密封结构形式

第五篇：离心泵填料密封失效原因及改进措施

离心泵填料密封失效原因及改进措施

[摘 要]近几年来机械产业在不断发展，为我国的经济增长作出了巨大的贡献。在机械产业中有一种常见的设备名为离心泵。因其在油道运输的过程中起着非常重要的作用，一旦出现填料密封失效将会造成严重的影响。为此，本文就离心泵填料密封的问题分析其失效原因并提出改进措施。

[关键词] 离心泵 填料密封 失效原因 改进措施

中图分类号：TH311 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）25―0388―01

离心泵具有耐久、密封的特点，因其性能优异在机械工业中颇受重视。离心泵的填料密封失效这一问题其实是很常见的，企业只需深入了解离心泵的工作原理，分析清楚失效原因，就能运用针对性的措施进行改进。

一、离心泵的填料密封结构

在输油时阻隔油料从泵壳和泵轴之间泄漏出来是离心泵的主要作用，其轴封一般在旋转的泵轴与泵体之间进行密封。为了阻止泵体里有外部气体进入，轴封通常都是采用接触式密封。接触式密封有多种类型，大致分为端面式密封和填料式密封，其中填料密封是本文重点讲解的对象。为了保证离心泵能安全运作，根据不同环境填料密封分为了三个种类：膨胀石墨填料密封，碗式填料密封和软填料密封。填料式密封的工作原理就是在壳体与轴之间充当密封材料，因其具有一定的弹性能使填料在受到轴向力压紧后能贴在轴的表面上，所以就能有效阻止油料外泄，使密封空间与外界隔绝。下面针对不同种类的填料密封进行结构和特点分析。

（一）膨胀石墨填料密封

由于其消耗功率比一般填料密封低，所以能适用于密封压力不大于3.5MPa，工作温度为380摄氏度的环境下。油泵膨胀石墨填料与其他填料密封种类相比较要好得多，其耐热性、耐磨性、密封性、柔软性、弹性都很优秀，是不错的密封材料。

（二）碗式填料密封

碗式填料密封由于结构能简单制作，成本底下，且密封性不会太差，是一种比软填料密封好的密封材料。对泵轴的磨损小，能适用于旋转密封压强为5MPa，线速度不大于为3米每秒的场合。

（三）软填料密封

一般用于普通油料的或油料温度不高于250摄氏度的油泵密封。因密封软填料材质上与其他类型有所不同，密封腔内的油压不能大于3.5MPa，导致其消耗功率比其他材质的要大。且因其密封结构过于简单，紧力不足，线速度只能达到每秒20米的状态，所以靠近压盖处的填料会因为磨损过快而失去作用。相对于面端式密封的基本结构，填料式密封中一般由螺母、封油环、长扣双头螺栓、填料压盖和填料套构成。为了使填料密封的油料渗漏量控制在每秒六滴的范围之内，在填料式密封正常工作中，可以通过压紧填料的方式，减少泵轴处泄漏液体。需要注意在压紧填料的过程中不能用力过大，否则会造成轴和填料之间磨擦过多导致内部发热，降低泵的工作效率。就现阶段而言，填料密封还存在着一些缺点，如使用时间不能太长，日常维护频繁，密封效果还有待提高。

二、填料密封失效原因

（一）油封结构不合理

离心泵的填料密封结构在设计上就存在先天性的缺陷和隐患，主要是因为在油泵的轴向密封期间存在不合理性。首先泵的高压地方是油封最基本工作介质，其他地方渗入填料函的油压比它还要低，由于圈数少，只有5-7圈的填料相隔着，所以填料函上边的油封孔和填料压盖的距离比较近，导致容易引发高压密封油外泄。其次在补充添加填料在添加补充期间很容易会出现将油封环压入填料函内部的情况。此时密封的油无法扩散，导致油封孔外侧的填料压力上升，密封难度加大，油封环与泵盖上的油封孔错位，最终失去密封作用。同时，填料环安装在填料函的中央，填料环上的孔应与冲洗油孔相吻合，这就增大了更换填料的难度和工作量。

（二）侧向压力分布不均匀

填料的耗损过快，密封性能下降是侧向压力分布不均匀所造成的后果。在工作人员对填料压盖施加压力时，会导致出现反方向的弯曲、不规则扭转、断口等现象。这是因为在轴套和密封填料之间的侧向压力和密封间隙内的压力是会沿轴向分布的，这样很容易造成密封失败，使被密封的油料压力大于侧向压力。当出现这种情况的时候，如果填料再接近填料压盖，就会导致里面的轴套与填料之间阻力升高，产生出大量的热气，使填料硬度增强并开始变得脆弱起来，失去了原有的弹性，最终填料的磨损大大提升，泵轴机械性能下降。再这样继续下去，填料的密封效果将会越来越差，填料压盖的压力被再次加大，导致压盖处的工作状况恶化，如此循环下去，使得密封完全丧失其应有的稳定性。

（三）填料压盖压力失衡

填料函的中间一般有填料环，其中大概有五至十根的盘根。在一般使用过程中，由于没有压力显示扳手的辅助，通过人工控制螺旋的松紧程度是很难控制压力的。且人的力度难以掌握，在用力过大的情况下将会导致密封填料破损，使填料的侧向压力沿轴的分布不均匀，稳定性与可靠性大大下降。而用力过少却会造成密封度不足，导致油料泄露。在这种情况下可以先通过拧紧压盖两侧的螺栓产生预导压力来压实填料。

（四）密封的适应性差

泵轴主要受变应力的影响，过于巨大的变应力会对其造成损坏。严格来讲，普通填料不能有径向偏心量较大的旋转轴，由于存在着外界因素的影响，在不利条件的干扰下会导致旋转轴的偏心量超过一定的数值，这将会使轴套与填料之间产生间隙，大大增加泄漏的几率。因此为了安全起见，必须将径向偏心量规定在小于0.05毫米的范围内。

三、加强填料密封的措施

（一）减轻腐蚀引起的密封失效

在平时的离心泵定期保养工作中应做好检查，替换超过保养期限的密封件，对其他需要保养的零件进行清洗，涂上高纯度耐腐蚀的透平油能更有效地减轻腐蚀引起的密封失效。

（二）消除泵抽空和汽蚀

一方面，因为输送介质的温度有一个规定范围，工作人员必须对其进行控制，使温度保持在80摄氏度以下。其中还必须确保相连旁接介质罐体的液位要一直处于正常状态，不能高过安全标准。控制好离心泵进口的压力，尽量确保压力保持在0.2-0.4MPa之间；另一方面，为确保工作环境处于一个安全的状态，必须增加工作人数，加强员工的工作细心度。员工要认真学习好工作岗位的相关技能，在培训课程中要求员工把离心泵的操作规程牢记于心。最后还需要各单位做好沟通，在清管器到站之前将输管线清关期间与调度室的关系协调好，提前停止泵的运行。这样就能有效防止在离心泵开启之前出现入口阀没有开启，泵体没有放空和盘泵的状况出现。只要使填料密封在摩擦期间有润滑介质就能有效防止低级错误的发生。

（三）选择合适的材质消除摩擦 为了增强填料密封的寿命，采用的零件必须要耐磨耐腐蚀、摩擦系数小、端面比压小。耐磨性的材料可以使用碳化硅、氮化硅陶、堆焊硬质合金这类型的材质。改进零件的材质，可以更有效地提升工作寿命，降低磨耗。其中为了提高通过选材的改进，更有效地降低磨损，可以选择高速钢—碳化硅这种常见材料，因其拥有密封效率高的特性，对填料密封有着不错的效果。

（四）对密封圈的更换

由于填料密封过量工作，会造成密封圈的密封效果失去作用的情况出现。这时候一定要快速对密封圈进行更换，特别是在泵的二保规定期限到达以后，对密封圈的检查和替换更加频繁，为了防止密封圈的失效所带来的影响，使用有质量保证的密封圈也是必要手段。

参考文献

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[3] 高武民.机械密封的失效原因分析及实际应用[J].石油化工设备技术，2002（2）

[4] 郭海峰，张玉梅.离心泵机械密封失效原因分析及消除措施[J].化学工业，2010（01）