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摘 要：为了解决蒸汽截止阀因操作不当造成密封损坏，导致蒸汽关断失效并最终形成能源浪费的问题，通过分析斯派莎克BSA2T为代表的波纹管蒸汽截止阀的密封原理和摩擦机制，计算得出形成有效关断所需要施加的扭矩，为生产操作过程中使用蒸汽截止阀提供了科学指导。

关键词：蒸汽截止阀；密封；关断扭矩

厦门烟草工业有限责任公司制丝车间内有大量的蒸汽截止阀，用于车间内生产蒸汽的流通或关断控制。由于缺乏科学有效的指导，频繁地施加过大的关断扭矩，造成了部分蒸汽截止阀密封面损坏，不能形成有效的关断，导致了大量的能源浪费。为此，通过分析斯派莎克BSA2T为代表的波纹管蒸汽截止阀的密封原理和摩擦机制，以计算形成有效关断所需施加的扭矩，指导生产操作和设备维护，降低能源浪费。

1 设备简介

斯派莎克BSA2T波纹管蒸汽截止阀主要用于制丝车间内生产蒸汽的流通或关断，由于采用了独特的波纹管密封设计，从而完全消除了阀杆填料密封泄漏的问题，满足最严格的泄漏等级要求。其启闭件位于阀芯与阀座之间，通过手轮旋转阀杆带动阀芯上升或下降来控制管道中的介质流通或关断。

2 密封原理

2.1 影响密封性的因素

影响密封性的因素有很多，主要有[1]：

1） 密封面质量对密封性能的影响

当密封面上的比压在400kgf/cm2即40MPa以下时，密封面的质量起决定性作用。

2） 密封面的宽度

密封面的宽度决定毛细孔的长度，当宽度增大时，流体沿毛细孔的运动行程加长了，因此增加了运动阻力。

3） 阀前阀后的压力差

理论上阀前、阀后的压力差和泄漏量成正比关系。但试验证明：在其他条件相同的情况下，泄漏量的增长量是超过压力差的增长的。

4） 密封面材料及处理状态

密封面材料及其处理状态对泄漏量有很大影响。保证链接密封性的方法是将两个表面相互贴合，使表面的剩余间隙成为毛细孔形状，阻止流体通过。

5） 介质性质

液体介质对泄漏量的影响基本上由粘度确定。在一个密封阀中，各种条件相同的情况下，粘度大的介质比粘度小的介质渗漏量要小得多。

6） 表面亲水性

表面亲水性影响泄漏量是因为毛细孔特性的作用。当密封表面上只要有一层很薄的油膜，就需要加大通过间隙的水的压力。

7） 关闭件的刚性和结构特点对密封性的影响

关闭件的刚性和结构的影响是由于零件的弹性作用。由于闭路阀的关闭件不是绝对刚性，而是具有一定弹性的，在与介质有关的压力作用下，尺寸是变化的，这也引起密封面力的相互作用的变化。

2.2 密封比压

密封面上单位面积上的压力称作比压[2]。保证阀门连接密封性的因素很多，所有的这些因素是不可能都很精确地加以考虑的。通常，设计人员通过比压这一参数来对密封副进行设计。

启闭件保证密封性所必需的比压称作必须比压qMF，必须比压取决于密封面的宽度、材料及介质工作压力。

由于密封材料的限制，密封面间的压强不可能无限制的加大，其不能超过某一临界压强，这一压强称作许用比压[q]。

密封面上的实际比压q必须介于必须比压和许用比压之间，小于必须比压则无法保证密封，大于许用比压则密封件容易磨损和破坏，即验算条件为：qMF

通常认为，必须比压 和实际比压 作用在整个密封面上，为确定必须比压qMF，可运用一般公式：

3 关断扭矩计算

为了实现斯派莎克BSA2T波纹管蒸汽截止阀在给定蒸汽压力情况下的有效关断，需通过手轮施加关断扭矩给予截止阀阀芯和阀座的密封面一定的比压。忽略螺纹和填料对阀杆的轻微摩擦，在拧紧手轮时，需要克服阀芯-阀座密封面之间的摩擦力矩。

3.1 接触端面的摩擦力情况

已知斯派莎克BSA2T波纹管蒸汽截止阀的阀芯-阀座材料为不锈钢，故其摩擦系数f=0.3；阀座的外径；阀座的外径；通过查阅产品技术手册，其在饱和蒸汽下的最大工作压力为2.23MPa，因此令代入式（11）计算可求得：

即当阀内压力为最大允许工作压力2.23MPa时，通过手轮施加约3.4Nm的扭矩即可实现斯派莎克BSA2T波纹管蒸汽截止阀内的介质关断。

4 结语

斯派莎克BSA2T波纹管蒸汽截止阀的关断扭矩计算为实际生产操作和维修提供了科学的指导，其计算方法还可以推广到其他型号的截止阀，有助于提高车间现场的操作和设备维护水平。

参考文献

[1] 沈阳阀门研究所.阀门设计[M].沈阳：沈阳阀门研究所，1976.

[2] 陆培文.阀门设计入门与精通[M].北京：机械工业出版社，2009.