调节阀和执行机构类型之调节阀填料

调节阀和执行机构类型之调节阀填料

大部分的调节阀(控制阀)使用带填料的填料函。填料通过法兰和双头螺栓来定位和调整，（图3-23）。可以使用多种填料材料，取决于要求的工况条件以及应用场合是否需要遵守环境法规。在下文，几种常用的材料后面有简单的说明和关于工况条件的指导。典型的填料材料的排列示于图3-21。

 
1、美国关于泄漏排放的法规要求
泄漏排放是由过程设备泄漏引起的非点源挥发性有机排放。在美国，设备泄漏估计超过每年4亿磅。美国建立的严格的政府法规规定了泄漏检测和修复程序（LDAR）。阀门和泵被划分为泄漏排放的主要来源。对于阀门而言，这是由于填料密封或垫片失效引起的外泄漏。LDAR程序要求工业部门在某一时间间隔监视所有的（控制和非控制）阀门。这个时间间隔取决于有多少百分比的阀门被发现有超过500 ppmv 的泄漏门槛值（有些城市使用100 ppmv的标准）。这种泄漏水平是如此之小以至于你无法看见或听见。需要使用复杂的手提监视设备进行检测。检测是通过使用环境保护机构（EPA）的协议来感测阀门填料区域的泄漏而进行的。这对于工业部门是一个费用高、且麻烦的过程。
该法规允许把监视期延长至一年，如果工厂设施能够说明正在泄漏的阀门的百分比非常低（低于0.5% 的阀门总数量）。延长检测频率的机会示于图3-22。

填料系统可设计满足很小的泄漏并能够延长填料密封寿命和性能以支持每年一次监视的目标。
ENVIRO-SEAL® 填料系统是这种填料密封的一个例子。增强的密封融入四种关键的设计原理。它们是用抗挤压元件做成柔性的密封材料，阀杆或阀轴在阀盖中心的正确配合，通过Belleville 弹簧产生恒定的填料应力，以及把密封环的数量减至少以减少整合、摩擦和热膨胀。
传统的阀门选择过程就是根据压力和温度要求、流量特性以及材料的适应性为应用场合而选择一个阀门，阀门中使用何种阀杆填料首先取决于填料箱区域的工作温度。低于93°C（200°F）选用PTEE，高温应用场合选用石墨。

（图中所示：304S不锈钢空气过滤减压阀）
今天选择填料系统已经需要考虑更多的因素。例如，在美国由净化空气行动计划所要求的泄漏排放要求，以及由各法律机构要求的严格的密封性能，对改进过程输出的不断需求表示阀的填料系统不应该成为限制阀性能的障碍。另外，今天维护计划时间的延长要求填料系统在更长的时间内提供所需的密封。
考虑到工业中阀门的应用和服务条件千差万别，这些变量（密封能力、运行摩擦状况、运行期限）很难定量化并进行比较。下列表格运用工程的途径对填料的应用和性能作相对的评估。为了正确理解表格，首先对这些各词有所了解。
 
a) 单层PTFE V 形环填料（图3-23）

单层PTFE V 形布置是在填料和填料函盖之间使用圈型弹簧。如果压力不超过20.7bar（300 psi）、温度在-18℃与93℃之间（0°F 至200°F），它能满足100 ppmv的要求。它提供了良好的密封性能并具有低的运行摩擦力。
 
b) ENVIRO-SEAL® PTFE填料（图3-24）

ENVIRO-SEAL PTFE是一种先进的填料系统，它使用结构紧凑，实时员截弹簧设计，适用于压力至51.7 bar 和温度至232℃（750 psi 和450°F）的应用。但它被认为是典型的减少泄漏排放的填料系统，ENVIRO-SEAL PTFE填料同样适用于涉及高温、高压的无环境污染的应用，它具有使用寿命更长的优点。
 
c) ENVIRO-SEAL 双层填料（图3-25）

这种特殊的填料系统具有PTFE和石墨组件的双重能力，对于过程温度高至232℃（450°F），具有低摩擦力使泄漏排放，满足防火测试方案（API 标准589）。
 
d) KALREZ® 填料
这里所涉及的KALREZ 压力/ 温度限制只适用于费希尔调节阀(控制阀)。带PTFE的KALREZ适用于环境压力至2 4 . 1 b a r 和温度至204℃（350 psi 和400°F）以及一些压力至103 bar（1500 psi）的无环境问题应用。带ZYMAXX 的KALREZ 是带碳纤加强TFE，适用于温度至260℃（500 °F）的应用。
 
e) ENVIRO-SEAL® 石墨ULF（图3-26）

这种填料系统设计主要用于超过2 3 2 ℃（450°F）的应用。**的ULF 填料系统在填料环的内侧包含了很细的PTFE层以及在填料环的西侧都有PTFE垫圈。PTFE的这种专门布置使控制问题小，减少摩擦，提高了密封性能。延长了填料组件的使用寿命。
 
f) HIGH-SEALTM 石墨ULF
在填料函盖下方使用和ENVIRO-SEAL石墨ULF 相同的填料系统，HIGH-SEAL 系统使用重载负，大口径的Belleville 弹簧。这些弹簧提供了额外的函盖行程并可以使用负载刻度进行校正，以提供填料负载和摩损程度的可视指示。
 
g) 适用旋转阀的ENVIRO-SEAL® 石墨填料（图3-27）

ENVIRO-SEAL 石墨填料设计用以温度从-6℃至316℃（20°F 至600°F）的应用，或者那些需要防火**的应用。它也可以用于压力至103 bar（1500 psi）并仍能满足500 ppmv EPA 的泄漏标准。
 
h) 适用旋转阀的石墨带填料
石墨带填料设计用于无环保要求的应用，具有广泛的使用温度范围从-198℃至538℃（-325°F 至1000°F）下面的表提供了各种直行程填料选项的比较，以及针对环保场合的密封性能、使用寿命和填料摩擦力的相对排序。编织的石墨丝和双层PTFE 是不可接受的环保密封解决方案。
阀门的泄漏排放控制和遵守法规成本的降低可以通过这些新的阀杆密封技术而取得。尽ENVIRO-SEAL 填料密封系统是为泄漏排放场合而特别设计的，这些技术应考虑用于密封性能和使用寿命已经成为主要的考虑因素或维护成本已经成为负担的任何场合。

直行程阀门的环保填料的选择

填料系统	500 PPM 场合的		密封性能指标	使用寿命指标	填料摩擦力
	大压力和温度限制（1 ）
	美国制	米制
单层 PTFE	300 psi	20.7 bar	较好	长	很低
V 形环	0 至 200°F	-18 至 93℃
ENVIRO-SEAL	见图 3-25	见图 3-25	优	很长	低
PTFE	-50 至 450°F	-46 至 232℃
ENVIRO-SEAL	750 psi	51.7 bar	优	很长	低
双层	-50 至 450°F	-46 至 232℃
ENVIRO-SEAL	1500 psi	103 bar	优	很长	高
石墨 ULF	20 至 600°F	-7 至 315℃