閥門盤根怎么安裝？大學問！
日期：2021/05/19
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逸散性泄漏防控的范圍既包括揮發性有害物質泄漏——防止污染環境，也包括蒸汽和其它低溫惰性介質泄漏——防止生產效率。從根源上防止泄漏，應該說是不二之選。具體而言，需要精心設計殼體，合理選擇盤根材質和結構，以及正確的安裝。
通常填料函內可容納四六個盤根環，而閥桿的密封元件，少則一二個，多則如升桿結構那樣，可能有七個盤根環。盤根環可以采用編繩法或模壓成型法制造。編繩法制造的盤根材料，可以按照心軸/閥桿的圓周長度切割成段，切口呈45º（斜接）或90º（垂直）。
采用斜接法，因為在軸向載荷的作用下能獲得更好的端面結合。必須注意，每個盤根環必須完整環繞心軸/閥桿的整個圓周；好的狀態是，盤根環外側與填料函內壁間的緊密度，高于盤根環內側與閥桿間的緊密度。如果切口處的盤根繩頭過長導致堆疊，或者過短導致空缺，都會導致盤根環密度不均勻，成為潛在的泄漏路徑。
壓縮和載荷
安裝盤根時，必須依次將各個盤根環安裝到位，直到完成全套盤根組。如此可確保軸向應力分布均勻，并摩擦力和泄漏率，避免將來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盤根環，那么靠近壓蓋隨動件的頂端盤根環受到的載荷大，但貼近工藝介質的底層盤根環受到的載荷很小，可以忽略不計。原因是盤根環會軸向載荷，底層盤根環阻止介質泄漏的就會變差，無論其是切割纏繞還是模壓成型盤根。還有一種情況是對盤根環頂端施加的載荷過大，導致閥桿轉動時的摩擦力過大，損壞盤根組（圖1）。從一些數據可以看出，如果安裝作業正確規范，盤根組在經歷100次機械循環后，應力松弛的程度高不超過20%。但如果安裝不正確，應力會減少60%左右，以密封性能不再可靠。
溫度限制
只有在特定溫度范圍內，盤根和密封材料才能有性能表現。例如，聚四氟乙烯(PTFE)的溫度范圍大約是零下101℃和232℃之間。如果應用于溫度更高的環境，它的分子結構就有可能改變，導致有害氣體泄漏，進而使閥桿發生腐蝕，導致有毒的聚四氟乙烯煙氣從壓蓋隨動件頂端逸出。
此類煙氣甚可能具有致癌性。此外隨著煙氣釋放，盤根材質會軟化，重量會減輕，并導致有害工藝介質泄漏，或是產品泄漏。如果采用的是柔性石墨，適用的溫度范圍自然不同。在氧化氣氛中，一般是零下196℃和450℃之間。
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，以及制造商提供的氧化質量損失信息，可以判斷出石墨盤根高可在450℃環境中可靠防止逸散泄漏，在不會發生氧化反應的蒸氣工況中，高能承受650℃。柔性石墨和聚四氟乙烯(PTFE)都廣泛適用于PH值0-14的各種介質；石墨材質在有些情況下還適用于火災密封。
危害與風險評估
開始安裝盤根前，應該先進行的危害與風險評估。首先要妥善隔離閥門，確保施工。人員應按規定穿戴防護服和護目鏡。用盤根清理工具將填料函中的舊盤根全部干凈（圖2）。
用檢修鏡仔細檢查閥桿是否有點蝕和劃傷，并確保舊盤根已被徹底干凈。必要時進行翻新。然后測量閥桿外徑、填料函內徑和填料函空腔深度，以便準確計算盤根尺寸。
盤根環半徑的計算公式是((OD-ID)/2)，接著計算出多少層盤根環的厚度，能和填料函空腔深度相匹配。可將盤根材料圍繞在直徑和閥桿相同的心軸上，垂直切割（沿徑向）；也可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致橫截面變形。同樣需要注意的是，切割面必須整齊利落，切面上不可以有雜質或碎屑。
各自獨立的盤根環
絕不能用繞線圈的方式將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，并制成獨立的盤根環，切口呈45º（斜接）（見圖6），這樣可以利用載荷獲得更好的端面結合。
需要查看每個盤根環的大小是否剛好匹配填料函；每個環的接口都妥善對接，而且要限度和填料函內壁緊密貼合，不可通過拉伸編織材料使其與內徑相匹配。后續安裝的所有盤根環，尺寸和切割方式都必須和個相同。
預制成型盤根環普遍，無需現場切割，因此容易安裝。首先檢查閥門壓蓋螺栓、螺母和墊片，如有破損應當更換。螺栓和螺母都需涂潤滑脂。為了有效控制逸散泄漏，必須要用扭矩扳手，并遵守盤根供應商提供的規程。
轉動閥桿
填料函同樣也要確保清潔無雜質和油脂。將個盤根環放入填料函，留意接口的位置，應當首先將接口部位塞入填料函，然后再塞入盤根環的其余部分。如果是柔性石墨模壓盤根環，應當將每個環都拉伸成螺旋狀后（圖5）再安裝到位，以避免盤根環損傷。每次安裝一枚盤根環，確保其已經在填料函內壓緊并坐實后，方可安裝下一枚。如果壓蓋隨動件的長度不足以到達填料函底部，則安裝盤根環時需要臨時工具或加長環輔助。
圖 5
除非有明確規定，否則密封元件不可以潤滑處理。按照制造商提供的規范，對安裝好的枚盤根環施加載荷。對下一枚盤根環重復同樣步驟，每次安裝一枚。兩枚相鄰盤根環的各自接口，必須分別在90º和180º的位置（圖6）。
安裝完成之后，必須閥桿，使閥門在開、關位置循環三十次，以便確保盤根組妥善坐實。在此過程中，盤根組會發生一定程度的松弛，因此完成開關后，應當按照制造商提供的參數重新緊固，以便有充足裕度抵消將來發生的松弛。同理，閥門按照正常工況投入使用后，應對盤根組進行后一次緊固，為將來發生的應力松弛儲備足夠裕度。
圖6
避免泄漏
如果正確安裝盤根，由軸向應力轉化為徑向應力時的衰減就會。這有助于盤根在更長時間內維持可靠的密封性能，以及合理的摩擦載荷分布。在此基礎上，閥門的逸散泄漏密封性能，乃生產效率都會顯著提高。
二十世紀七十年代，如果閥門盤根每分鐘泄漏若干滴液體，還是可以被接受的。當前時代，的立法導向是要泄漏，并且出臺了相關監管法規、規程，用于查找、和控制閥門逸散泄漏。此外，制造商和終端用戶都要求閥門順利通過各種標準的試驗，比如ISO15848-1、API 624和API 641。
正確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供應商的價值是否超越同行的重要標志。
通常填料函內可容納四六個盤根環，而閥桿的密封元件，少則一二個，多則如升桿結構那樣，可能有七個盤根環。盤根環可以采用編繩法或模壓成型法制造。編繩法制造的盤根材料，可以按照心軸/閥桿的圓周長度切割成段，切口呈45º（斜接）或90º（垂直）。
采用斜接法，因為在軸向載荷的作用下能獲得更好的端面結合。必須注意，每個盤根環必須完整環繞心軸/閥桿的整個圓周；好的狀態是，盤根環外側與填料函內壁間的緊密度，高于盤根環內側與閥桿間的緊密度。如果切口處的盤根繩頭過長導致堆疊，或者過短導致空缺，都會導致盤根環密度不均勻，成為潛在的泄漏路徑。
壓縮和載荷
安裝盤根時，必須依次將各個盤根環安裝到位，直到完成全套盤根組。如此可確保軸向應力分布均勻，并摩擦力和泄漏率，避免將來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盤根環，那么靠近壓蓋隨動件的頂端盤根環受到的載荷大，但貼近工藝介質的底層盤根環受到的載荷很小，可以忽略不計。原因是盤根環會軸向載荷，底層盤根環阻止介質泄漏的就會變差，無論其是切割纏繞還是模壓成型盤根。還有一種情況是對盤根環頂端施加的載荷過大，導致閥桿轉動時的摩擦力過大，損壞盤根組（圖1）。從一些數據可以看出，如果安裝作業正確規范，盤根組在經歷100次機械循環后，應力松弛的程度高不超過20%。但如果安裝不正確，應力會減少60%左右，以密封性能不再可靠。
溫度限制
只有在特定溫度范圍內，盤根和密封材料才能有性能表現。例如，聚四氟乙烯(PTFE)的溫度范圍大約是零下101℃和232℃之間。如果應用于溫度更高的環境，它的分子結構就有可能改變，導致有害氣體泄漏，進而使閥桿發生腐蝕，導致有毒的聚四氟乙烯煙氣從壓蓋隨動件頂端逸出。
此類煙氣甚可能具有致癌性。此外隨著煙氣釋放，盤根材質會軟化，重量會減輕，并導致有害工藝介質泄漏，或是產品泄漏。如果采用的是柔性石墨，適用的溫度范圍自然不同。在氧化氣氛中，一般是零下196℃和450℃之間。
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，以及制造商提供的氧化質量損失信息，可以判斷出石墨盤根高可在450℃環境中可靠防止逸散泄漏，在不會發生氧化反應的蒸氣工況中，高能承受650℃。柔性石墨和聚四氟乙烯(PTFE)都廣泛適用于PH值0-14的各種介質；石墨材質在有些情況下還適用于火災密封。
危害與風險評估
開始安裝盤根前，應該先進行的危害與風險評估。首先要妥善隔離閥門，確保施工。人員應按規定穿戴防護服和護目鏡。用盤根清理工具將填料函中的舊盤根全部干凈（圖2）。
圖 2
用檢修鏡仔細檢查閥桿是否有點蝕和劃傷，并確保舊盤根已被徹底干凈。必要時進行翻新。然后測量閥桿外徑、填料函內徑和填料函空腔深度，以便準確計算盤根尺寸。
圖 3
盤根環半徑的計算公式是((OD-ID)/2)，接著計算出多少層盤根環的厚度，能和填料函空腔深度相匹配。可將盤根材料圍繞在直徑和閥桿相同的心軸上，垂直切割（沿徑向）；也可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致橫截面變形。同樣需要注意的是，切割面必須整齊利落，切面上不可以有雜質或碎屑。
各自獨立的盤根環
絕不能用繞線圈的方式將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，并制成獨立的盤根環，切口呈45º（斜接）（見圖6），這樣可以利用載荷獲得更好的端面結合。
需要查看每個盤根環的大小是否剛好匹配填料函；每個環的接口都妥善對接，而且要限度和填料函內壁緊密貼合，不可通過拉伸編織材料使其與內徑相匹配。后續安裝的所有盤根環，尺寸和切割方式都必須和個相同。
預制成型盤根環普遍，無需現場切割，因此容易安裝。首先檢查閥門壓蓋螺栓、螺母和墊片，如有破損應當更換。螺栓和螺母都需涂潤滑脂。為了有效控制逸散泄漏，必須要用扭矩扳手，并遵守盤根供應商提供的規程。
轉動閥桿
填料函同樣也要確保清潔無雜質和油脂。將個盤根環放入填料函，留意接口的位置，應當首先將接口部位塞入填料函，然后再塞入盤根環的其余部分。如果是柔性石墨模壓盤根環，應當將每個環都拉伸成螺旋狀后（圖5）再安裝到位，以避免盤根環損傷。每次安裝一枚盤根環，確保其已經在填料函內壓緊并坐實后，方可安裝下一枚。如果壓蓋隨動件的長度不足以到達填料函底部，則安裝盤根環時需要臨時工具或加長環輔助。
圖 5
除非有明確規定，否則密封元件不可以潤滑處理。按照制造商提供的規范，對安裝好的枚盤根環施加載荷。對下一枚盤根環重復同樣步驟，每次安裝一枚。兩枚相鄰盤根環的各自接口，必須分別在90º和180º的位置（圖6）。
安裝完成之后，必須閥桿，使閥門在開、關位置循環三十次，以便確保盤根組妥善坐實。在此過程中，盤根組會發生一定程度的松弛，因此完成開關后，應當按照制造商提供的參數重新緊固，以便有充足裕度抵消將來發生的松弛。同理，閥門按照正常工況投入使用后，應對盤根組進行后一次緊固，為將來發生的應力松弛儲備足夠裕度。
避免泄漏
如果正確安裝盤根，由軸向應力轉化為徑向應力時的衰減就會。這有助于盤根在更長時間內維持可靠的密封性能，以及合理的摩擦載荷分布。在此基礎上，閥門的逸散泄漏密封性能，乃生產效率都會顯著提高。
二十世紀七十年代，如果閥門盤根每分鐘泄漏若干滴液體，還是可以被接受的。當前時代，的立法導向是要泄漏，并且出臺了相關監管法規、規程，用于查找、和控制閥門逸散泄漏。此外，制造商和終端用戶都要求閥門順利通過各種標準的試驗，比如ISO15848-1、API 624和API 641。
正確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供應商的價值是否超越同行的重要標志。
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