浅谈高压平板闸阀阀座组件结构的改进设计

本文对平板闸阀的整体结构和密封原理进行了介绍。对几种阀座组件结构进行了对比,分析了高压平板闸阀全压差开启时阀座经常损坏的原因,对高压平板闸阀阀座组件结构进行了优化。有效解决了高压平板闸阀全压差开启时阀座破坏的问题,能满足高压平板闸阀的全压差开启要求,使其符合API 6D对管线平板闸阀的规定,保证高压平板闸阀的密封性能和使用寿命。

间隙装配工况下阀杆动密封结构接触压力试验研究

平板闸阀用于接通或切断管道中的流体介质。由于阀杆的动密封结构易出现泄漏,会造成严重的安全事故。阀杆填料密封性能是制约装置长期可靠运行的关键因素。针对阀杆动密封结构在间隙装配工况下密封面接触压力精确计算的问题,以Z943Y-300Lb高压平板闸阀为例,对其阀杆动密封结构的接触压力机制进行了理论推导、仿真分析和试验研究。首先,借助弹性力学理论,推导了阀杆动密封结构的轴向力学模型,在多工况条件下对其进行了接触压力理论分析;然后,利用ANSYS软件对阀杆动密封结构进行了接触压力静力学分析,并研究了阀杆内、外存在不同装配间隙值对其力学分布的影响;最后,搭建了试验测试平台,进行了高压平板闸阀密封面不同位置的接触压力测试,并根据测试结果对仿真结果的正确性进行了验证。研究结果表明:在进行间隙装配时,接触压力最大值小于无间隙装配的接触压力,内接触压力高达2.8 MPa,外接触压力高达2.3 MPa;外间隙值为0.2 mm时,内、外接触压力差最小,仅为0.39 MPa;接触压力理论值与测试数据误差仅为2.3%。该研究可精确获得密封面不同位置处的接触压力。

基于Archard理论的浮动密封结构磨损特性试验研究

管线闸阀工作过程中,常常会因密封接触面的磨损而导致其密封失效。针对这一问题,以代号为Z943Y-300Lb的高压管线平板闸阀为例,对其浮动密封结构的磨损特性进行了理论推导、仿真分析和试验测试研究。首先,运用了任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法和Archard磨损模型,对浮动密封结构启闭后的接触面磨损厚度进行了理论推导;然后,根据浮动密封结构特点,提出了以全局磨损量均方根值(RMS)为评价指标的方法;接着,利用ABAQUS软件,对浮动密封结构进行了摩擦动力学仿真分析,并研究了不同启闭次数、密封面宽度对浮动密封结构磨损特性的影响问题;最后,采用最小二乘法建立了高压管线平板闸阀密封面磨损量预测模型,预测磨损等厚度时所允许的磨损寿命,并根据试验测试结果对仿真结果的准确性进行了验证。研究结果表明:相对于其他区域,区域Ⅰ、区域Ⅱ的磨损量较大;启闭速度对闸阀密封结构的磨损寿命影响较大,随着启闭速度的增加,密封结构的区间磨损寿命呈现先增加、后减小的趋势;启闭速度为210 mm/s时,闸阀密封结构的磨损寿命最大;在一定的范围内,其磨损寿命随着密封面宽度增大而增加。该研究分析可为闸阀密封结构的优化设计及寿命预测提供理论基础。