一種深海高壓閥門閥桿雙向密封結(jié)構及密封減磨測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種閥桿密封結(jié)構及密封測試方法，特別是關于一種在深?？刂崎y領域中應用的深海高壓閥門閥桿雙向密封結(jié)構及密封減磨測試方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國石油勘探開發(fā)向海洋的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，對海洋石油裝備的需求進一步加大，對國外的技術和裝備依賴性更大，所以無論是從國家能源安全方面還是從裝備制造業(yè)未來發(fā)展方面考慮，研制適合我國油氣勘探和開發(fā)的鉆采裝備都迫在眉睫。
[0003]水下閥門裝置及設備長期被國外公司壟斷，國內(nèi)缺少此方面的投入和研宄，近年來，我國的部分企業(yè)已經(jīng)就海洋石油水下裝備專項技術及產(chǎn)品展開了研宄，取得了很大的進步；但是國內(nèi)少有企業(yè)或機構對水下閥門裝置展開系統(tǒng)、全面的研宄。由于陸地使用的閥門一般無需考慮外部環(huán)境壓力對閥桿的密封影響，且從外部便于觀察和發(fā)現(xiàn)密封缺陷，易于維修，故只需考慮閥門內(nèi)部的介質(zhì)壓力對閥桿密封的影響，即單一壓力方向的密封可靠性和維修性，國內(nèi)外的陸上閥門均無特殊要求，閥桿均是采用此種單一方向的壓力密封裝置。但是，在深海環(huán)境下使用的閥門，除了要考慮閥門內(nèi)部的介質(zhì)壓力對閥桿密封的影響外，還需考慮閥門閥桿的密封裝置一端受水下執(zhí)行機構內(nèi)部平衡壓力的密封影響，該平衡壓力通過一種深海壓力平衡補償裝置實現(xiàn)執(zhí)行機構內(nèi)部壓力隨外部深海環(huán)境水深壓力的變化而變化，實現(xiàn)內(nèi)外壓力的動態(tài)平衡和對水下執(zhí)行機構的壓力保護。此時的閥桿密封裝置將受到介質(zhì)壓力和水深壓力的共同作用影響。通過對國外深海閥門閥桿密封結(jié)構的研宄，國外深海閥門閥桿密封多是采用徑向動密封與靜密封相組合的多重密封結(jié)構形式和密封裝置，且以承受閥門內(nèi)部的介質(zhì)壓力也為單一的密封方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種深海高壓閥門閥桿雙向密封結(jié)構，該密封結(jié)構能實現(xiàn)對水下高壓閥門閥桿雙向密封。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種深海高壓閥門閥桿雙向密封結(jié)構的密封減磨測試方法，該測試方法利用壓力平衡的特點，能適應深海油氣開采裝置中深海高壓閥門的閥桿動態(tài)、靜態(tài)密封和測試，降低閥桿摩擦阻力，保證閥桿密封的可靠性，實現(xiàn)長周期免維護，使用壽命長的性能要求。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種深海高壓閥門閥桿雙向密封結(jié)構，其特征在于:它包括設置在閥門一端的水下執(zhí)行機構，各所述密封結(jié)構都包括閥體、上閥蓋、閥桿和閥桿密封部分；所述上閥蓋與所述閥體、所述水下執(zhí)行機構分別連接，所述上閥蓋與所述閥桿之間設置有所述閥桿密封部分；在所述上閥蓋一側(cè)設置有檢測螺紋孔。
[0007]連接所述水下執(zhí)行機構一端的所述上閥蓋上開設有填料孔，所述填料孔頂部通過緊固螺柱固定填料壓蓋，位于所述填料壓蓋下部的所述填料孔內(nèi)設置有兩層填料底墊，在兩層所述填料底墊之間設置有燈籠套；所述燈籠套與所述上閥蓋之間形成第一環(huán)形腔室，所述燈籠套與所述閥桿之間形成第二環(huán)形腔室；在所述燈籠套中部設置有導流孔，所述導流孔與所述第一環(huán)形腔室、第二環(huán)形腔室連通；所述檢測螺紋孔依次與所述第一環(huán)形腔室、導流孔和第二環(huán)形腔室連通。
[0008]位于所述閥體與所述上閥蓋連接側(cè)，所述閥體與所述上閥蓋之間形成閥體內(nèi)腔室；位于所述上閥蓋與所述水下執(zhí)行機構連接側(cè)，所述上閥蓋與所述水下執(zhí)行機構之間形成上閥蓋內(nèi)腔室。
[0009]所述密封部分包括第一密封件、第二密封件、V性填料組合密封件、第三密封件和第四密封件；所述上閥蓋與所述閥體連接側(cè)，位于所述上閥蓋與所述閥桿之間設置有所述第一密封件；在所述第一密封件上部、所述填料孔底部設置有所述第二密封件；在所述填料孔內(nèi)，兩層所述填料底墊與所述燈籠套之間都設置有所述V性填料組合密封件；在所述填料孔上部，所述填料壓蓋上部與所述閥桿之間設置有所述第三密封件；所述填料壓蓋與所述上閥蓋之間設置有所述第四密封件。
[0010]所述檢測螺紋孔處設置有堵塞。
[0011]所述上閥蓋與所述閥桿之間設置有導向襯套。
[0012]一種基于上述深海高壓閥門閥桿雙向密封結(jié)構的密封減磨測試方法，其包括以下步驟:1)將裝配完成的閥門整機通過操作水下執(zhí)行機構，使閥門處于部分開啟狀態(tài)后，向閥體、上閥蓋之間的閥體內(nèi)腔室內(nèi)注入試驗介質(zhì)，并逐級加壓到用于測試閥桿密封所需的試驗壓力；2)試驗介質(zhì)通過上閥蓋、導向襯套、閥桿之間的空隙將試驗壓力作用到第一密封件上，實現(xiàn)對閥桿一端的第一級密封進行測試；3)如果第一密封件的密封失效，試驗介質(zhì)則繼續(xù)沿著上閥蓋與閥桿之間的間隙將第一密封件泄漏的壓力作用到第二密封件上，實現(xiàn)對閥桿一端的第二級密封進行測試；4)如果第二密封件的密封失效，試驗介質(zhì)則繼續(xù)沿著填料底墊與上閥蓋、閥桿之間的配合間隙將第二密封件泄漏的壓力作用到位于填料孔底部的V性填料組合密封件上，實現(xiàn)對閥桿一端和填料孔的第三級密封進行測試；5)如果位于填料孔底部的V性填料組合密封件處的密封失效，則泄漏后的試驗介質(zhì)會在第一環(huán)形腔室、第二環(huán)形腔室及導流孔內(nèi)部積存，最終通過導流孔及檢測螺紋孔流到上閥蓋的外表面，實現(xiàn)對閥桿一側(cè)壓力密封性能的檢測；6)將完成步驟I)?5)的閥門進行一次完整的開關動作，再次將閥門打開到部分開啟狀態(tài)后，觀察檢測螺紋孔處是否有泄漏，檢測結(jié)束后將閥體內(nèi)腔室的試驗壓力安全卸放；7)在完成6)步驟后，向水下執(zhí)行機構內(nèi)部的壓力平衡內(nèi)腔注入試驗介質(zhì)，試驗介質(zhì)通過水下執(zhí)行機構內(nèi)部的導流孔注入到執(zhí)行機構與上閥蓋連接安裝后形成的上閥蓋內(nèi)腔室內(nèi)，并逐級加壓到閥門預設水深所需的試驗壓力；8)試驗介質(zhì)通過填料壓蓋與閥桿、填料壓蓋與上閥蓋填料孔之間的配合間隙分別將試驗壓力作用在第三密封件、第四密封件上，實現(xiàn)對閥桿另一端和填料孔的第一級密封進行測試；9)如果第三密封件、第四密封件分別或同時密封失效，試驗介質(zhì)則繼續(xù)沿著填料壓蓋、導向襯套、閥桿之間的配合間隙將泄漏的壓力作用在位于填料孔上部的V性填料組合密封件上，實現(xiàn)對閥桿另一端和填料孔的第二級密封進行測試；10)如果位于填料孔上部的V性填料組合密封件處的密封失效，則泄漏后的試驗介質(zhì)會在第一環(huán)形腔室、第二環(huán)形腔室及導流孔內(nèi)部積存，最終通過導流孔及檢測螺紋孔流到上閥蓋的外表面，實現(xiàn)對閥桿另一側(cè)壓力密封性能的檢測；11)將測試檢驗合格的閥門，先通過檢測螺紋孔向燈籠套內(nèi)吹掃干燥的壓縮空氣，清除試驗介質(zhì)后，將注脂工具連通到檢測螺紋孔端開始注脂，潤滑脂將通過檢測螺紋孔、導流孔向第一環(huán)形腔室、第二環(huán)形腔室依次注滿潤滑脂后，用堵塞將檢測螺紋孔封堵。
[0013]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于采用在閥桿密封裝置兩端的水下執(zhí)行機構內(nèi)的平衡壓力與閥門內(nèi)的介質(zhì)壓力分別作用在閥桿兩個相對方向上的多重組合密封件，各密封件采用自緊式結(jié)構，密封力可隨壓力升高而增大，實現(xiàn)閥桿雙向壓力密封。2、本發(fā)明為了降低閥桿及密封件在動作運行時的摩擦阻力，通過設置在上閥蓋上的螺紋檢測孔向閥桿內(nèi)部注入潤滑脂，提高密封件的使用壽命和閥桿動作的靈活性。本發(fā)明可以廣泛在深海控制閥領域中應用。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
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