摘要：在科学技术不断发展的背景下，阀门不断更新换代，其功能也更加趋于完善，与此同时人们对其密封性的要求也越来越严格。在工业现场中，阀门泄漏的事件时有发生，可见对阀门的密封性能进行分析十分有必要。阀门泄漏的原因是多方面的，其影响程度也各不相同，根据不同的应用条件，可以采取不同的措施来防止阀门泄漏。
关键词：阀门；密封性；泄漏；防护
阀门是管道系统中的重要部件，广泛应用于控制流体的流量、压力和流向等，被控制流体可以是气体、液体、气液混合体或固液混合体。阀门通常是由阀盖、阀体、阀座、驱动机构、启闭件、密封件和紧固件等组成。近年来，随着电力、冶金、石油、化工等行业的发展，间接促进了阀门行业的高速前进。阀门在大型化、高参数化、高性能、自动化发展进程中存在诸多问题，其密封性能作为最重要的技术性能指标，仍是研究重点。
一、阀门密封的类型及特点
根据密封的形式，阀门密封通常可以分为接触密封和非接触密封两种形式。接触密封就是借助外力使密封面相互接触、压紧并嵌入，从而消除内部的间隙。非接触密封则无需借助外力即可实现阀门的密封。根据密封面的材料特性，阀门密封又可以分为塑性密封、弹性密封、研合密封和受控膜密封。其中塑性密封是通过塑性的密封面相互接触挤压而实现的密封，这种密封方法具有接触面大、比压分布均匀、加工容易等优点，但可靠性稍差；弹性密封则一般采用线性接触的方式，要求接触面的形状有较精密的加工尺寸，弹性密封具有耐高温高压的优点，但由于弹性形变的变形量不大，因而不具备足够的补偿能力；研合密封是采用经过精密研磨的表面进行密封，虽然研磨面的变形量很小，但由于研磨精度极高，只需使用很小的外力即可实现可靠密封，因此非常适用于高参数密封场合；受控膜密封是通过密封力和液体压力的平衡关系来调节密封间隙的，受控膜可以由电子系统进行控制，也可以由热胀冷缩的自然条件来控制，受控膜密封方式主要用于高速高压场合。
二、影响阀门密封性能的因素和控制方法
1.密封面比压的影响。密封面比压能够影响阀门密封性能和阀门的使用寿命。密封面比压大小由外加密封力以及阀前和阀后的压力差所控制。一般而言，如果密封面比压太小，则很容易导致电站阀门出现泄露事故。而密封面比压太大，阀门就很容易被破坏。所以，在电站阀门设计当中，应在不影响电站阀门密封性能的基础之上，结合实际情况，合理调节密封面比压。
2、密封副结构的影响。受密封力和温度的影响，密封副的结构会随之发生改变。密封副结构的改变会影响到密封副之间的作用力，进而降低电站阀门密封性能。所以，相关人员在选择密封零件时，应该挑选具有弹性变形功能的密封零件，防止密封副结构出现变化。另外，如果密封面宽度较大，就会使密封所需的作用力升高，导致密封副基础面吻合不到位，因此还要合理控制密封面宽度。
3、低温对于密封性的影响。通过常用密封形式，当阀门所处环境的温度下降时，法兰厚度、螺栓长度会随之变小，这样就会使密封处留有空隙，影响阀门密封性能。因此，要想让低温不影响阀门密封性，就要保证上法兰、下法兰的收缩量与密封片的收缩量之和比螺栓装配时的拉伸变形量与螺栓收缩量之和小。
4、介质的物理性质。介质物理性质是影响阀门的密封性的主要因素，对于这一影响因素应该提高重视。运行中的阀门的物理性质一般可以分为温度、亲水性和粘度。理论上，液体的粘度要比气体大，而液体渗透度比气体渗透度小，因此和液体相比，压缩气体更容易出现泄露的情况。根据上述理论分析可以得出，利用气体进行电站阀门密封性能的测试效果会更好，而且对于作用于气体的阀门，用气体进行试验是必然的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆液体和气体的粘度一般情况下会受到温度的影响，温度升高时，气体粘度会增加，液体粘度会减小。因此采用科学的对策来让密封副有热补偿，所产生的密封效果极为理想，这对减轻温度对电站阀门密封性的作用意义很大。亲水性是阀门密封性中另一个较为关键的物理性质，其中毛细孔特性会增大增大阀门泄露的几率，这一特性对亲水性产生影响的阶段主要在接触面存有薄油膜时，所以为了保证电站阀门的密封性能，就应该最大限度地消除阀腔内密封面上的油脂。
三、阀门密封性泄漏防护措施
一般说来，通过增大密封力，使密封面产生的塑性变形尽可能大，是提高阀门密封性能的普遍做。然而，要想阀门达到较可靠的密封程度，仅仅靠增加密封力是远远不够的。根据不同的应用场合，进一步提出以下防护措施：
1、根据密封力产生塑性变形的力学原理，在阀门设计时，可以考虑采用软密封的弹性塑性材料来代替硬度较大的金属材料。以常用的球阀、蝶阀的设计为例，如果将其阀座设计为弹性材料，同时在填料箱增加补偿弹簧，进一步提高塑性形变，从而提高密封度。
2、根据吻合度和环向波纹度的原理，应放弃传统的一昧提高表面光洁度的观点，而要把更多的目光聚焦在吻合度和环向波纹度的提高上面来，而这两方面的因素都可以通过精加工车床和科学的工艺来实现。
3、根据油脂与水不相溶的原理，可以在油脂的密封阀门设计中，采用油脂对密封副进行处理，通过破坏材料表面的亲水性，使油脂与密封副对水的排斥来进一步增高密封性能。当然，如果被密封介质不是水，也可以选用相应的与其相排斥的材料。
4、根据密封面比压对密封的影响机理，比压过大或者过小都不利于提高阀门的密封效果。可以根据密封副的材料特性，适当选用合适的比压来使阀门处于最佳密封状态。不同的材料具有不同的物理特性，自然也有着不同的最佳比压参数。
5、减小毛细管的直径根据液体的密封性原理，在生产中，也可以通过减小毛细管的直径来达到密封的效果。通常会采用提高密封副的平整度来减少表面的粗糙度方法或是通过加大密封力，导致密封副表面产生塑性变形的结果，从而阻止介质的通过。
6、根据泄漏通道的密封原理，对于金属密封表面而言，由于不平整的存在会产生较严重的泄漏通道，而金属的弹性形变如果不足以阻塞泄漏通道，可以在密封表面增加一层塑性较好的材料，使两表面之间的通径完全密合。
随着市场对专业化、特殊化阀门的要求越来越高，单独的新材料开发、密封结构的设计与改进以及基于此的密封性能研究已经不再能满足市场的需要，未来的研究将会重点围绕三者的综合开发，在新材料的基础上设计更优密封性能的密封结构是阀门未来发展的重要趋势。阀门及管道线路的自动化是管道运输发展的必然趋势，相应的自动化阀门密封研究也是未来发展一个重要趋势。
在工业化背景下，阀门密封性对保障生产的安全有重要作用。未来的阀门在结构上会更加复杂，甚至不能再用传统的思想去分析其密封原理。因此，只有根据具体的情况对阀门的密封性进行分析，有针对性地提高防护措施，才能达到良好的效果。
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论文作者:代云鹏,王迪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/18
标签：阀门论文; 塑性论文; 性能论文; 密封性论文; 气体论文; 电站论文; 液体论文; 《基层建设》2018年第33期论文;