對(duì)超高壓采氣井口平板閘閥密封結(jié)構(gòu)技術(shù)的分析

張賢俊 劉旺德?徐熙旺 李志珍

摘要：平板閘閥是一種可在高壓下工作的密封閥門，具有極高的實(shí)用價(jià)值。本文著眼于超高壓采氣井口平板閘閥的密封問題，對(duì)平板閘閥的密封結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行探究。文章先從特點(diǎn)和優(yōu)劣勢方面概述平板閘閥，然后分析平板閘閥密封結(jié)構(gòu)并提出增強(qiáng)密封性的策略，希望能為相關(guān)工作人員帶來參考。

關(guān)鍵詞：超高壓;平板閘閥;密封結(jié)構(gòu);可靠性

前言：在超高壓工作狀態(tài)下，平板閘閥的密封性將會(huì)直接影響裝置使用質(zhì)量。在實(shí)踐工作中，處于超高壓工作狀態(tài)下的平板閘閥大多以金屬對(duì)金屬的方式進(jìn)行密封，所以具有極高具有良好的密封性。為提高平板閘閥的實(shí)用性，相關(guān)工作人員應(yīng)該深入研究超高壓井況下的平板閘閥密封結(jié)構(gòu)技術(shù)，并著力提高密封可靠性。

1平板閘閥概述

以平行閘板作為關(guān)閉件的滑動(dòng)閥被稱為平板閘閥，這種裝置常被安裝在油氣管線上，主要用于充當(dāng)啟閉和調(diào)節(jié)裝置。平板閘閥的閥體承載力高、密封可靠且啟閉靈活，能夠適應(yīng)高壓以及超高壓井下工作環(huán)境，擁有良好的防護(hù)性能以及使用耐久性。在實(shí)踐工作當(dāng)中，平板閘閥屬于常用型井口設(shè)備，設(shè)備的密封性將會(huì)直接影響油氣開展質(zhì)量。從實(shí)際應(yīng)用角度來看，平板閘閥有著密封性可靠、流阻小、安全性高且便于操作的優(yōu)勢;但在壓力小于10MPa時(shí)也存在密封圈性能易失效的弊端。在使用平板閘閥時(shí)，相關(guān)工作人員必須高度重視其密封性問題[1]。

2平板閘閥的密封結(jié)構(gòu)分析

2.1閥座與閘板

通常來說，應(yīng)用在超高壓井口施工環(huán)節(jié)的平板閘閥，都以金屬對(duì)金屬形式開展閘板與閥座密封。這種密封技術(shù)的操作原理是，基于超高壓環(huán)境保證平板和閥座緊密相連。在實(shí)踐工作當(dāng)中，單閘板閥和雙閘板閥都十分常見，它們的應(yīng)用場景各不相同，但在密封方面都會(huì)采用金屬對(duì)金屬的密封技術(shù)。不過，在應(yīng)用這種密封技術(shù)時(shí)，可基于結(jié)構(gòu)差異分為進(jìn)口端密封與出口端密封。

2.1.1單閘板閥

這種平板閘閥擁有平滑整齊的表面，閘板帶孔，而且裝置的密封面具有極高硬度。單閘板密封面經(jīng)過多道工序處理，比如硬化、研磨、拋光等，所以極為適應(yīng)中高壓施工環(huán)境。開啟閥門以后，閘板上的孔將對(duì)準(zhǔn)閥座孔，結(jié)合管道共同打造完整通道。此時(shí)，介質(zhì)流通的阻力極小，阻力損失不高。在密封環(huán)節(jié)，既可以采用進(jìn)口端密封，也可采用出口端密封，但應(yīng)用密封結(jié)構(gòu)技術(shù)時(shí)必須嚴(yán)格控制雜質(zhì)擦傷密封面。為此，相關(guān)工作人員必須優(yōu)選密封圈、嚴(yán)格控制彈簧預(yù)應(yīng)力并確保密封面上的油膜完整。

2.1.2雙閘板閥

相比于單閘板閥，雙閘板閥密封結(jié)構(gòu)技術(shù)的復(fù)雜性更高，所需成本也相對(duì)較高。從結(jié)構(gòu)方面來看，雙閘板閥屬于擴(kuò)張型組織結(jié)構(gòu)，閘板有主副之分，副板的位置由行程擋塊來決定。在實(shí)際應(yīng)用過程中，高低壓狀態(tài)下的密封操作要點(diǎn)存在明顯差異。比如，低壓環(huán)境下需基于人工操作保證密封可靠;高壓環(huán)境下，需基于流動(dòng)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)有效密封。雙閘板閥的密封面磨損較小，所以使用耐久性較強(qiáng)。

2.2密封閥桿填料處

在平板閘閥的閥桿填料處，最為常見的密封方式就是密封圈。在此環(huán)節(jié)，有三種密封方法，其一為機(jī)械式密封;其二為半機(jī)械式密封;其三為自封式唇形復(fù)合密封。當(dāng)平板閘閥所在環(huán)境壓力大于70MPa時(shí)，大多會(huì)采用自封式唇形復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，此時(shí)需在唇形密封圈當(dāng)中嵌入O型圈，從而讓密封圈裙部彈力得到提升，達(dá)到密封加固效果。若處于超高壓條件下，填料函會(huì)被設(shè)計(jì)成雙密封圈形式，為保證密封可靠性需要涂抹密封油脂或密封膏，并設(shè)計(jì)到倒密封結(jié)構(gòu)閥桿。這種技術(shù)優(yōu)勢眾多，不僅能在密封油脂無力阻止介質(zhì)泄漏時(shí)發(fā)揮密封效果，更有利于及時(shí)更換零件保證生產(chǎn)安全。為確保密封結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用有效性，可采用柔性密封圈。比如，使用彈性模量為5.3MPa、泊松比為0.49μ、硬度IRHD90的丁腈橡膠密封圈。為保障該區(qū)域密封可靠性，使用過程中應(yīng)盡量避免摩擦和皮損問題，且相關(guān)工作人員需對(duì)裝置的密封狀態(tài)進(jìn)行追蹤監(jiān)控。

2.3閥體與其他部分

通常來說，基于O型密封圈或D型密封圈，可實(shí)現(xiàn)閥體與閥座間隙密封。采用這兩種密封圈，能夠保證接觸部位密封完整[2]。同時(shí)，相關(guān)工作人員還需要關(guān)注閥體與閥蓋之間的密封問題。超高壓采氣井口施工中，平板閘閥的閥蓋和閥體之間應(yīng)該保持緊密相連和完整密封，從而保證裝置使用安全和生產(chǎn)安全。此時(shí)，大多選用J形密封圈連接閥蓋和閥體。

3平板閘閥密封優(yōu)化策略

為提升平板閘閥密封可靠性，相關(guān)工作人員應(yīng)該推動(dòng)平板閘閥密封結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化。為此，可從以下方面著手：

第一，加強(qiáng)密封公差控制。在此環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員應(yīng)該優(yōu)化平板閘閥密封副的工藝尺寸鏈公差和位置公差，從而保障裝置的密封質(zhì)效。比如，嚴(yán)格控制平板閘閥閥座孔與密封副間隙，為實(shí)現(xiàn)正常裝配奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，密封副之間的間隙也必須符合標(biāo)準(zhǔn)，以免出現(xiàn)閘板開閉困難問題，影響密封結(jié)構(gòu)的整體可靠性。

第二，優(yōu)化密封副加工。密封副之間的加工精準(zhǔn)性，將會(huì)直接影響密封副的品質(zhì)，更會(huì)對(duì)平板閘閥的密封結(jié)構(gòu)可靠性產(chǎn)生影響。在此環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員必須有效處理閥體與閥座結(jié)合面，避免不平、粗糙或破損，而且閘板與閥座表面的耐腐蝕合金表層結(jié)構(gòu)應(yīng)具有精密性和平整性，絕對(duì)不允許氣孔或針眼存在。需要注意的是，噴焊是應(yīng)避免出現(xiàn)不必要裂縫，打磨時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)劃痕，研磨拋光時(shí)，需清除雜質(zhì)、避免泄漏并保證表層光滑透亮。

第三，提高密封圈使用有效性。作為平板閘閥密封結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，密封圈的選用合理性是保障裝置密封可靠性的關(guān)鍵。在實(shí)踐工作當(dāng)中，相關(guān)工作人員需基于閘板厚度、密封面寬度有效計(jì)算應(yīng)用在工作壓力小于70MPa環(huán)境中平板閘閥O型圈變形量，從而保證低壓密封的可靠性。在超高壓環(huán)境當(dāng)中，選用密封圈時(shí)需要考慮密封圈的形狀以及材質(zhì)，從而確保避免密封圈過度變形，導(dǎo)致密封失效。

結(jié)論：綜上所述，超高壓采氣井口平板閘閥密封性影響因素眾多，密封結(jié)構(gòu)技術(shù)的可靠性將直接影響平板閘閥的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為切實(shí)提高超高壓狀態(tài)下的平板閘閥密封結(jié)構(gòu)嚴(yán)密性，相關(guān)工作人員不僅需要明確其原本的密封結(jié)構(gòu)，更應(yīng)該優(yōu)化密封方案、改良密封結(jié)構(gòu)并提高密封副品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李雪野.超高壓采氣井口平板閘閥密封結(jié)構(gòu)技術(shù)研究[J].設(shè)備管理與維修，2020，{4}（12）：67-69.

[2]李斌，王達(dá)，楊春雷.采油樹平板閘閥柔性密封圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].潤滑與密封，2019，44（11）：105-111.