GIS产品V形密封圈气密结构装配工艺控制

引言

GIS制造厂及GIS产品用户较常见质量问题是密封部位的漏气问题，产品漏气不仅对运行中的GIS产品易造成重大质量事故，而且对环境有很大的污染，然而在GIS产品结构中，运动部位的漏气更为常见。目前国网公司及IEC标准要求都很严格，产品的出厂试验中，年漏气率不允许高于0.3%，而作为制造厂家，甚至厂内做更为严格内控标准，我公司内控要求不允许产品对接面部位有漏气。大多情况，在静密封结构处我们产品是完全能达到标准，而在动密封V形密封圈处，运动多次后会出现微量气体泄漏。下面作者以我公司220kVGIS产品轴封装配为例，从装配方法及过程控制等方面解决V形密封圈处漏气问题的措施。

1 V形密封圈动密封结构

我公司220kVGIS产品中，V形密封圈的动密封结构主要应用在角形隔离开关拐臂盒传动部位、断路器拐臂盒传动部位，该部位使用轴封装配结构，利用V形密封圈使转动轴在运动过程中起气体密封作用（如图1）。

图1 轴封装配图

1转动轴；2弹簧；3 V形密封圈；4轴封；5压塞；6密封圈；7密封圈；8壳体

图2 异物产生

图3 V形密封圈严重变形

该轴封总成装配由弹簧、V形密封圈等组成，V形密封圈与转动轴进行配合，保证转动轴在运动和静止时同样起到密封作用，保证壳体内气压不发生变化（压降）。由于V形密封圈用于转动轴与轴封径向双面密封，所以V形密封圈结构影响密封性的主要因素不仅仅与零部件表面粗糙度、弹簧力、V形密封圈装配方向、V形密封圈与转动轴配合间隙相关，更主要的还有装配时压塞的压紧力要求，装配时异物混入、异物产生等密封部位洁净度的控制要求等，有更直接的关系。

在产品结构设计时，根据转动轴及轴封尺寸计算出弹簧力F=πdf的值，符合转运密封设计要求。但由于装配过程控制不当，导致V形密封圈处仍漏气，通过对故障部位解体后发现，情况多为异物残留引起漏气(如图2所示)，或是V形密封圈与转动轴摩擦产严重变形导致漏气(如图3所示)。

2 装配工艺过程控制方法

2.1 零部件异物的控制

转动轴为转动件，当表面残留有异物时，异物随阗转动轴产生多次相对运动后，会随着转动轴表面润滑脂进行轴位移，当位移至V形密封圈部位时，很容易将密封圈划伤，最终导致漏气。

零部件异物来源及产生过程较多，根据 GIS产品装配工艺要求，轴封装配中的金属件首先必须经过钳处理，处理表面的尖角、毛刺，尤其是螺纹件，再进行清洗并烘干，传递至装配工位，装配前要再对零部件进行检查和清擦，避免因传递时再产生尖角、毛刺,或粘附异物等导致漏气。

装配时，润滑脂类的使用，是减少和避免异物产生的工艺措施之一，此部位使用润滑脂主要是7501真空密封脂，该润滑脂即有润滑作用，又可粘附异物，主要在弹簧外表面、V形密封圈外表面、压塞螺纹外表面、轴封内表面上均涂抹一层7501真空密封脂，保证零部件在进行配合装配时起润滑，防止异物产生，在装配转动轴时，由于转动轴与V形密封圈及轴封配合间隙较小，要在转动轴外表面同样均匀涂抹一层7501真空密封脂，防止装配时卡死或产生异物。

2.2 V形密封圈防止过变形的控制

V 形密封圈与转动轴在相对运动时，很容易导致V形密封圈产生变形，然而变形的程度是依靠设计合理的弹簧力（F弹），及转动轴直径（d），通过计算得出压塞拧紧后的反作用力（F压），根据受力分析：F 弹+P/SV形密封圈端面=F 压，根据作用力与作用力原理，计算压塞拧紧力矩T[2]为：

2.3 压塞装配速度的控制

对于压塞装配时，由于压塞为#45材质，轴封为铝合金材质，手动装配压塞时，由于螺纹受力不均，极易导致压塞对轴封螺纹产生剪切作用，虽然涂抹7501真空密封脂，但仍会产生大量异物,压塞在旋入过程中异物被粘附到转动轴的表面，类似图2所示。通过多组试验证明，根据上式计算出压塞拧紧力矩T，选用定值T的电动或气动拧力扳手，并将扳手设定在80～120r/min速度对压塞进行装配，可使压塞旋入轴封内时异物产生量降低90%以上，并且产生的异物成粉沫状，使用7501真空密封脂的粘附作用，可将粉沫状异物粘附压塞螺纹表面及螺纹的退刀槽内，避免粘附到转动轴上。

3 结束语

通过以上工艺过程的控制，GIS产品转动密封部位使用V形密封圈结构时漏气是可以控制的，能够保证产品的装配质量，从而保证产品安全的运行，避免因为漏气原因产生重大质量事故。