液压系统间隙密封的改进

乔红亮

摘要:在液压系统中，间隙密封广泛使用在各种设备中，间隙密封为非接触式密封，因此不能完全阻断介质的泄露。在具体使用过程中，一些老的设备存在大量的间隙密封，与节能降耗、安全生产、现场卫生存在着很多矛盾，应该引起我们的重视。本文叙述了一种简单的改进方法。

关键词:间隙密封液压系统O型密封圈组合式密封

一、问题的提出

间隙密封常用于柱塞、活塞或阀的圆柱配合副中，间隙密封是液压密封件利用运动件之间的微小间隙起到密封作用，密封效果取决于间隙的大小和压力差，密封长度和零件表面质量。优点是摩擦力小，发热少，寿命长，结构简单紧凑，尺寸小。缺点是不能完全阻止泄漏，磨损后不能自动补偿。我厂8号汽轮机建设于1998年，由杭州汽轮机厂生产，型号为EHNG50/50/32。原调速系统采用液压调速系统，经改造后采用DEH调速系统，但是抽汽速关阀仍使用原低压调节油。抽汽速关阀采用液压开启，弹簧关闭方式。在运行中，必须有油压作用在活塞下部保持抽汽速关阀的开启状态，停机或故障时需要快速关闭。活塞下部通过活塞杆连接阀门杆。活塞杆密封采用间隙密封。在活塞杆密封副中间开设均压槽，并通过油管将漏油引至接油盘，导致这一部分润滑油损失。随着间隙增大，漏油量增大，在检修过程中每次大修都需要更换阀杆及密封副，在运行过程中如发生泄漏，则需要停机处理。因此，间隙密封用在此处安全系数低，维护量大。可能引起故障停机，润滑油泄漏至下方阀体上或者蒸汽管线还容易发生火灾。

二、改进思路及方案实施

1、计算流经环状间隙的流量[1]

在液压元件中，阀芯和阀孔之间的间隙属于环状间隙，由于自重和制造精度等原因往往使孔和阀杆配合不易保证同心，存在一定偏心度，这对液体的泄漏是有影响的。设定阀杆直径为d，间隙为h，密封副长度为l，偏心距为e。偏心环状间隙流量公式为：

式中ε为偏心率ε=e/h。

为密封两侧压差

从上式可以看出，漏量与间隙的三次方成正比，间隙的大小对密封效果影响很大，同心度最大时泄漏量可达到设计值的2.5倍。

2、改进思路及实施

受厂家供货的影响，阀杆直径和密封副长度改造较困难，磨损严重时需要整体更换。因此想要减少泄漏量，目前的维护方法是采取更换新阀杆、密封副来满足间隙和同心度。需要的配件与维护量较大。

为彻底解决这一问题，需要将间隙密封改为其他可靠形式，而增加填料需要有足够的空间，同时填料增加的摩擦力较大，影响快关的速度，不利汽轮机安全。所以本次采用的方法是在密封副上开槽增加O型圈，变为组合式密封。阀杆直径28mm，可以采购的O型圈件有28*3.2的规格，按照此思路，将密封副均压槽上下各开一个28*3的槽，在此增加两个28*3.2的O型圈以达到密封的目的。

改造后由于O型圈的密封可以更好的保持阀杆的同心度，在阀杆运动时也可以大幅减少阀杆与密封副的磨损。磨损引起的泄漏可以通过O型圈进行自动补偿，维护方面也仅需每次大修时更换O型圈。

在安全性方面，O型圈与阀杆接触面积小，与阀杆摩擦力小，同时减少阀杆与密封副运动过程中的摩擦，对快关时间影响很小。密封副长度为100mm，本次开槽共计6mm，由公式可以看出，密封长度与泄漏量成反比，即在运行过程中即便是两个O型圈全部失效泄漏量比原有间隙密封增加6%左右，本次改造可以最大限度保持原来间隙密封的性能，延长配件的使用寿命，同时可以增加新的密封件来保证密封的有效性。过程中改造费用很少，旧的阀杆与密封副可以继续利用，无需更换，维护费用低，仅需大修时更换两个O型圈。改造前后密封副对比图：

改造前：改造后：

三、应用效果

原有间隙密封密封效果受配件精度和检修人员技术水平的影响较大，在运行过程中，尤其是运行周期后期，漏油量较大，存在非计划停工和火灾隐患。

8号汽轮机东侧抽汽速关阀密封已改造使用3年，经过动作试验测得速关时间符合规程要求。在使用过程中，没有发生漏油，均压槽漏油量可以直观反映上部O型圈工作状况，目前均压槽油管无泄漏。内部密封良好。消除泄漏带来的火灾隐患，也可以消除由于泄漏带来的非计划停工。

四、技术创新点

间隙密封结构比较简单，在液压系统中使用比较广泛，通过此方法改造，由间隙密封改造成组合式密封。简单易行，可以利用很小的投资实现旧配件的重复使用，因此具有良好的推广前景。

参考文献:

[1]陆敏恂，李万莉.流体力学与液压传动.同济大学出版社,2016