STC100valve数控阀门专用机床设计

针对阀门(闸阀)制造业阀门体的制造工艺要求,作者根据多年设计机床经验开发设计了一种高性能、高效率的数控阀门专用机床,并将模块化设计理念贯穿到专机设计中。该机床在分析市场需求及零件加工工艺的基础上进行设计,将镗床平旋盘技术成功地应用到车床上,可实现阀门行业阀门体零件的一次装夹,多工序复合化加工的要求。样机试制完成后,证明该数控专用机床可以很好地解决阀门加工效率和质量稳定性问题,设计是成功的。

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。

一种预先降低平板闸阀启闭力矩的新方法

为了解决高压管线平板闸阀启闭力矩过大的问题,根据密封机理,建立浮动阀座-闸板密封结构的流固耦合体动力学模型,以密封面的接触压力为启闭力矩的评价指标,研究闸阀的不同开度对密封面的压力F_(MZ)、相对力矩P、流体流速V以及流体流动的影响规律。基于上述研究,提出一种预先降低闸阀启闭力矩的多级减压结构,通过控制流体介质流经密封结构前的压力,有效地降低闸阀启闭力矩;分析了多级减压结构参数R_(1),D_(1)和L_(1)对总扭矩的影响规律。研究表明:在闸板启闭开始/结束时,应加快启/闭速度,可减小流体的压力载荷对密封结构的冲击损伤;提出的多级减压结构使流体介质在流经密封结构前压力减少86%,有效控制了启闭力矩,保护了密封结构。本文提出的控制方法可为阀门的密封结构设计与优化提供理论基础,为工程应用提供参考。

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。

元坝气田井口装置平板闸阀故障分析及对策研究

元坝气田为国内第二大高酸性气田,具有气藏埋藏深、硫化氢含量高以及地层压力高等特点,目前气田气井井口采用的是抗硫级别为HH级、压力级别为105MPa的采气树,但投产3年以来,井口装置平板闸阀仍出现一系列故障,给气田井控工作的正常开展带来了挑战。以井口装置平板闸阀为研究对象,统计可知气田井口装置平板闸阀常见故障主要包括外漏、开关不灵活、内漏以及开关不到位。结合闸阀设计机理、外部条件以及人为因素,分析得到造成平板闸阀故障的原因主要有密封组件失效、轴承以及销钉损毁、阀板材质疏松或杂质引起密封不严等。针对井口装置阀门故障以及故障原因,提出更换阀门、更换阀门密封件、更换轴承、注脂堵漏以及阀门活动解卡等处置措施;同时提出加强阀门维护保养、保证盘根等易损备件充足以及保持气井合理工作制度等合理建议。

重介系统管路中平板闸阀耐磨材料的选择

在煤炭系统中的重介质管路中,平板闸阀的磨损是比较严重的,磨损的部位主要是过流部件和密封材料,其中阀体的下部和闸板的下部边缘磨损最为严重,提高阀门的使用寿命,阀体和闸板的耐磨材料选择至关重要。

采油树平板闸阀柔性密封圈结构优化设计

为了提高采油树平板闸阀密封圈的密封性能,在泛塞封的基础上,设计一种密封圈本体唇边开有锯齿状凸起的新型柔性密封结构;运用有限元分析方法模拟密封圈的工作状况,分析柔性密封结构特性参数对密封圈密封性能的影响,获得不同柔性密封圈结构参数下密封面间接触应力分布规律,并对新型密封结构进行优化。结果表明:密封面间最大接触应力随唇边锯齿数量、唇边夹角度数的增大而增大,随唇谷夹角度数的增大而减小;新型密封结构选择锯齿数量为3、唇边夹角为20°、唇谷夹角为30°的特性参数时,其最大接触应力比常规Y形密封圈提高了15倍;新型柔性密封结构的密封圈与阀杆、阀盖壁面间接触应力比常规Y形密封圈有显著提高,提高了密封圈的密封性能。

采油井口装置中闸阀阀体的应力分析及结构优化

采油闸阀是井口装置的主要承压部件,其性能的好坏关系到井口装置的安全。针对江苏宏泰石化机械有限公司研制的组合密封双管注气井口装置中的闸阀,基于ANSYS Workbench软件对闸阀阀体进行应力、应变分析。结果表明:其应力主要集中在阀体相贯线部位。根据计算结果对其进行结构优化,最大应力值减小了13.70%,为同类产品的设计和优化提供了理论依据。

70 MPa下高压管汇防沉砂平板闸阀设计

平板闸阀是井控装置中极为重要的设备,由于设计结构的原因,目前所使用的平板闸阀存泥现象严重,一旦闸阀不使用或者停放一段时间不流通,泥浆将在阀腔内沉积下来,使闸阀无法关闭,使用时用力过猛会导致扳手弯曲折断、阀杆弯曲。为解决以上问题,在传统Z23Y-700系列闸阀基础上,设计了新型防沉砂平板闸阀。该平板闸阀采用双阀座和清洗孔设计,使阀座安装和阀门清洗更加方便;添加新式闸板与挡泥板配合,阻止泥浆进入阀腔。最后在70 MPa高压下对平板闸阀密封性能进行压力试验和静水压试验,并对阀体阀盖进行超声波探伤、材料化学分析,验证了所设计的平板闸阀结构合理、满足实际工况要求。

重介质管路中平板闸阀结构改进

分析了重介质系统管路中平板闸阀存在的问题,介绍了改进后的耐磨特点和性能。

重介质管路中平板闸阀的寿命研究

通过分析了重介质系统管路中平板闸阀存在的问题,提出了延长平板闸阀的使用寿命的措施为:设计合理的结构和选择适当的材料。实践证明:该结果是可行的。

胀缩式轻便闸阀的设计

胀缩式轻便闸阀是一种新颖的双闸板平板闸阀,该阀的阀体采用一种全新的对称式扁平结构,密封采用钢珠顶置式机械胀缩密封机构,具有质量轻、密封可靠、闸阀密封面磨损小、使用寿命长和开闭阻力矩小等优点。

重介系统管路中平板闸阀耐磨材料的选择

论述了耐磨材料的选用原则,介绍了常用耐磨材料性能,分析了阀门耐磨件材料经济性。

基于流体动力学的平板闸阀有限元分析

主要讨论使用ANSYS有限元分析软件,建立平板闸阀阀体和闸板的流体动力学分析和结构应力分析三维模型,数值模拟分析它们的受力状况及边界条件,并进行了结构改进。

重介质管路平板闸阀的结构优化分析

为提高重介质管路平板闸阀的使用寿命,针对重介质管路的特点,改进了平板闸阀的结构,并利用ANSYS有限元分析软件,建立了阀体和闸板的流体动力学分析和结构应力分析三维模型,数值模拟分析它们的受力状况及边界条件,并对结构改进前后的受力进行了对比分析,验证了设计的可靠性。

平板闸阀壳体预制孔缺陷破坏声发射检测

对PFF52-70 MPa平板闸阀壳体预制孔缺陷,并进行破坏声发射检测。通过检测阀门壳体孔缺陷在压力载荷下扩展释放的声发射信号,达到对缺陷扩展特征参数的提取。在压力达到8.7 MPa时,阀门孔缺陷开始扩展,释放出明显的声发射信号。PFF 52-70 MPa平板闸阀壳体材料为40Cr Mo,在阀门壳体至端部,缺陷声发射信号幅度衰减<5d B。试验发现,声发射技术能对阀门壳体缺陷的动态扩展进行精确定位。

催化裂化装置用两种高温闸阀性能及结构比较

目前国产高温闸阀有气动高温平板闸阀和电动高温闸阀两种类型。文章从性能指标、阀体结构、密封结构、运转与检修等几个方面,分析了这两种高温闸阀的特点和差异。以期为催化裂化装置高温闸阀的选用提供参考。

闸板表面激光熔覆应力场数值模拟

闸板作为平板闸阀的关键件,闸板的擦伤和腐蚀严重妨碍了平板闸阀在石油行业中的应用。鉴于此,利用SYSWELD有限元分析软件,以热弹塑性理论为基础,采用修正高斯热源模型,对平板闸阀易损件闸板表面激光熔覆Ni基合金过程进行了数值模拟,对激光熔覆温度场和应力场进行了分析,得到了闸板表面激光熔覆残余应力的分布规律。模拟结果表明,激光熔覆过程中升温速率要明显高于冷却速率;闸板熔覆层中,残余应力随着z轴负方向呈增大趋势,越靠近闸板中圆孔处拉应力越大,越易产生裂纹;在熔覆层厚度方向上,残余应力峰值出现在距表层0.53 mm处。研究结果可为平板闸阀的设计和现场使用提供参考。

管线平板闸阀浮动阀座密封结构分析与优化

分析了带导流孔管线平板闸阀密封副的受力及密封原理,论述了密封副密封性能的理论计算与有限元仿真模拟的结果,介绍了结构优化的浮动阀座密封副性能。

轻体平板闸阀阀盖热模挤压拼焊工艺

介绍了板焊结构平板闸阀阀盖热模挤压工艺中阀盖立板压型模具的设计与制作工艺过程。给出了阀盖拼焊时CO2气体保护焊及手工电弧焊的相关工艺参数。