笼式调节阀的泄漏处理

    1 概述

    FV－201防喘振调节阀是浓硝车间生产现场非常重要的一台调节阀，如果调节阀阀芯发生泄漏，工艺气中的NO₂气体会直接通过调节阀进入排气筒，从而使尾气中NO₂气体浓度排放超标，达不到环保要求。在2010年11月3日，浓硝车间尾气浓度突然升高，从100ppm左右上升到600ppm左右，经过专业技术人员讨论、分析、判断，一致认为是尾气浓度升高导致FV－201调节阀阀芯发生泄漏造成。为了环保达标排放的要求，因此必须对FV－201调节阀进行检修处理，使调节阀达到Ⅴ级泄漏等级要求。

    2 调节阀结构形式

    FV－201调节阀是由CCI生产的气缸直行程笼式调节阀，介质流向为低进高出，使用中，因原平衡式阀塞上的O型密封圈易损坏的问题，后由厂家将平衡式结构更改为非平衡式，并通过计算，在现有双作用气缸口径和气源压力下采用非平衡式，仍能满足调节阀在工况压力下的Ⅴ级泄漏等级要求。调节阀密封形式为单座金属硬密封，流量特性为直线型，公称通径DN250，CV值900，阀笼设计为多孔降压以降低流体噪声。双作用气缸执行机构配备有储气罐，确保阀门在气源中断情况下也能紧急打开，防止压缩机出现喘振。

    3 FV－201调节阀泄漏点及泄漏量检查

    3.1 泄漏点检查

    在工艺具备停车交出检修的条件下，将FV－201调节阀进出口管道与调节阀进口法兰拆卸分开，用DN250的盲法兰盲好调节阀入口，并加0.30MPa仪表气源，在调节阀阀座、阀芯部位用肥皂水查漏，观察泄漏情况，用以判断是否为阀芯线密封处泄漏，还是阀座垫片处漏。

    通过检查，阀座的垫片处没有泄漏，泄漏处在阀笼的孔眼处，因此确定是在阀芯密封处泄漏。

    3.2 水压泄漏试验

    根据GB/T17213.4—2005《工业控制阀检查及例行试验第四部分：检验和例行试验》标准进行泄漏试验，向调节阀进口阀内腔灌水进行0.30MPa的水压泄漏试验，在调节阀出口处收集泄漏水量（见图1），泄漏量达到2200ml/min，调节阀的泄漏量很大。

图1 刚取下调节阀时水压试验泄漏情况

    根据GB/T17213.4—2005《工业控制阀检查及例行试验第四部分：检验和例行试验》中7.3.3泄漏规范，计算FV－201调节阀水压试验Ⅴ级泄漏等级要求的泄漏量。见表1。

表1 FV－201调节阀水压试验Ⅴ级泄漏等级泄漏量

    由于FV－201水压试验的泄漏量是2200ml/min，远远大于调节阀Ⅴ级泄漏等级要求的泄漏量0.225ml/min，所以需要对调节阀的泄漏进行处理。

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    4 调节阀泄漏处理

    由于调节阀泄漏确定是在阀芯密封处，我们从技术上分析认为，阀芯与阀座的密封正常情况下为线密封，由于阀芯、阀座长期腐蚀、冲刷等原因，造成密封面损坏，引起调节阀泄漏量增大。

    由于调节阀的泄漏在阀芯阀座密封面处。从调节阀阀芯、阀座腐蚀情况、检修费用等方面考虑。针对调节阀的泄漏处理过程分为3步：

    第一步：在阀芯、阀座原密封面上进行光刀处理；

    第二步：如第一步处理效果不好，应根据阀芯、阀座的配合尺寸，光刀、研磨，形成新的密封面。

    第三步：更换阀座环，重新定位密封线，使调节阀达到Ⅴ级泄漏等级要求。

    4.1 阀芯、阀座测绘    

    阀芯、阀座拆卸完成后，由仪表专业技术人员和专业测绘人员共同对调节阀阀芯、阀座进行仔细测绘。通过对阀芯、阀座的测绘，了解调节阀泄漏较大的部位，以及为接下来的密封面加工和光刀工作提供基础数据。

    4.2 阀芯、阀座密封面光刀处理

    4.2.1 在阀座原密封面进行光刀处理

    在调节阀阀座原密封面上进行光刀处理，光刀处理前阀座图片如图2；阀座截面加工图如图3；光刀处理后阀座图片如图4。

图2 光刀处理前阀座图片

图3 阀座截面图

图4 光刀处理后阀座图片

    步骤1：首先对阀座A面进行光刀处理，轻微进刀，此次进刀大约7～8丝，光至见金属本色，并使表面光洁度达到，B面没有做任何处理（进刀时A面的找正差0.5丝，外圈的不圆度差2丝）。

    步骤2：C面按照下图进行光刀，进行倒角光刀处理，C面与轴线的角度为20°，使密封线落到上沿处，C面光刀后抛光至表面光洁度为。
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    4.2.2 在阀芯原密封面进行光刀处理

    在调节阀阀芯原密封面上进行光刀处理，调节阀阀芯图片如图5，调节阀阀芯示意图如图6。

图5 调节阀阀芯图片图

图6 调节阀阀芯示意图

    如图所示，沿着原阀芯的密封面D面作光刀处理，改变角度使密封面D面切线与轴线的夹角为35°，以确保阀座A面与C面相交线落在阀芯D面上，起到密封作用。按此角度光刀直至见金属本色，光刀后的密封面D面抛光至表面光洁度为（阀芯找正差2丝）。

    4.2.3 阀芯、阀座光刀后进行配合检查

    阀芯、阀座光刀处理合格后，将阀芯、阀座接触的密封面配装，采用红丹涂抹，检查密封配合线是否清晰、规则、完整。阀芯涂抹红丹后密封配合线如图7。

图7 阀芯涂抹红丹后密封配合线

    4.2.4 调节阀回装、试漏，检查第一步光刀处理后的效果

    a）调节阀阀座加工处理完成后，按照正确方法回装阀笼、阀芯。

    b）按照2.1.2条的水压泄漏试验方法，对调节阀进行泄漏试验。在水压为4kg/cm³时，调节阀的泄漏量为75ml/min，只能达到Ⅱ级（≤111.25ml/min）泄漏标准的要求，没有达到V级（≤0.225ml/min）泄漏标准的要求。把水压降为3kg/cm3时，调节阀进行一次开关后，再进行泄漏试验，调节阀的泄漏量为25ml/min，也只能达到Ⅱ级（≤111.25ml/min）泄漏标准的要求，也没有达到V级（≤0.225ml/min）。

    c）调节阀关闭了15h后再作泄漏试验，把水压降为3kg/cm³时，进行泄漏试验，调节阀的泄漏量为15ml/min（调节阀水压试验泄漏情况如图8），只能达到Ⅲ级（≤22.25ml/min）泄漏标准的要求，也没有达到V级（≤0.225ml/min）。

图8 调节阀水压试验泄漏情况

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    4.3 阀芯、阀座密封面再光刀处理

    由于第一步处理效果不好，根据阀芯、阀座的配合尺寸，光刀、研磨，形成新的密封面。

    4.3.1 上一次处理效果不满足要求的原因分析

    由于调节阀的泄漏量没有达到V级泄漏等级要求，我们将调节阀取出，查看阀芯密封面被阀座挤压后的痕迹，发现在阀芯的密封面内没有被挤压后的密封线，而是在阀芯密封面的上面顶部有挤压的痕迹，这说明阀座密封线口径大于了阀芯的密封面，需要降低密封线的位置，使其密封线在阀芯密封面的内部。

    4.3.2 本次采取的措施

    由于阀座受到腐蚀，光刀处理后阀座A、C面交线的直径刚好基本与阀芯的外径相等，因此没有处理好密封，泄漏量仍然较大。经过专业讨论，决定将阀座A、C面的交线的直径扩大点，让阀座的C面作为密封面，阀芯密封面的上圆线为密封线。按此思路重新对阀座进行光刀处理，阀芯不动。加工好后，重新装配试漏。泄漏量下降到2ml/min，应该说这是很好的效果了，但只能达到Ⅳ级（≤2.225ml/min）泄漏标准的要求。因调节阀的泄漏量仍不能达到V级泄漏等级要求（≤0.225ml/min），因此决定对阀芯、阀座采取研磨的方法处理，直至泄漏等级达到V级的要求。

    第一次研磨使用W7金刚砂，将金刚砂均匀的涂抹在阀座的C面上。然后回装调节阀的上阀盖，按照顺时针的方向缓慢旋转阀芯，刚开始感觉非常的涩，需要使用较大的力才能转动阀芯，旋转到4圈后感觉到较轻松，总共旋转了7圈。随后取下阀芯、阀座查看密封面的研磨状况，发现阀芯、阀座的密封面均被损坏，随后打压试漏，泄漏量增加到3ml/min，研磨后，效果反而更不理想。取下阀芯、阀座按照前面的光刀方法进行处理。

    在准备进行第二次研磨前，对调节阀打压试漏，调节阀的泄漏量为25ml/min。于是进行第二次研磨，这次使用W28金刚砂，同样的将金刚砂均匀的涂抹在阀座的C面上。然后回装调节阀的上阀盖，按照顺时针的方向缓慢旋转阀芯，但这次不转圈旋转，而是在很小的角度内来回的旋转，同样刚开始的时候感觉很涩，但旋转一段时间后感觉到较轻松。随后取下阀芯、阀座查看密封面的研磨状况，发现阀芯、阀座的密封面均被损坏，随后打压试漏，泄漏量增加到30ml/min，效果反而更不理想。调节阀的泄漏量仍不能达到V级泄漏等级要求（≤0.225ml/min）。

    4.4 更换阀座环，重新定位密封线

    4.4.1 前两次处理效果不满足要求的原因分析

    首先由于调节阀阀芯、阀座都存在一定的腐蚀，特别是阀座环存在深度腐蚀，通过对阀座环光刀后也存在有瑕疵；其次由于对阀门研磨的方法、程度掌握不准，旋转时可能产生定位不准，引起阀座、阀芯配合的密封线出现偏移等问题。

    4.4.2 本次采取处理措施

    由于调节阀的泄漏量仍然没有达到V级泄漏标准，经过专业讨论调节阀的处理过程，认为若继续研磨肯定无法处理好泄漏量的问题。在原阀芯、阀座用光刀、研磨的的方法可以解决泄漏量大的问题，但不能达到V级泄漏等级的要求。我们认为利用旧的阀芯、加工新的阀座。

    新的阀座环加工好后，同时对旧的阀芯进行光刀。然后将新阀座与阀芯用红丹配合观察，密封线在阀芯密封面的中部左右，我们认为阀芯、阀座配合比较好，决定用新的阀座回装。

    调节阀回装完成后，进行水压泄漏试验，这次泄漏量只有0.2ml/min，达到了V级泄漏等级要求（≤0.225ml/min）。随后再次确认了这个泄漏量的准确性后对其进行调校合格。

    5 结束语

    笼式调节阀长期在腐蚀性工作环境中的泄漏问题，一直没有比较好的方法。通过对FV－201调节阀的检修，使维护人员对笼式调节阀的维护积累了一定的经验：

    a）对泄漏的处理，应认真分析，各种应对技术措施都要提前预测，否则可能会半途而废。

    b）对不同的泄漏要求，可采取不同的处理措施。

    c）反复调试是成功的关键。