INVESTIGATION ON THE DYNAMIC RESPONSE PERFORMANCE OF A NOVEL THREE-WAY SOLENOID VALVE

Objective A novel high-speed three-way solenoid valve is developed, which is used for the common-rail injection system equipped on DME powered engine. In order to improve the dynamic response performance of the three-way solenoid. Methods Experimental studies have been conducted to investigate the effects of spool stroke, drive voltage, negative demagnetizing pulse and two drive schemes on the dynamic response performance of the three-way solenoid valve. Results The results show that the dynamic response performance of the three-way solenoid valve can be remarkably improved by shortening the spool stroke and increasing the drive voltage. Simultaneously, the difference between the response time of closing valve and that of opening valve decreases. At each different drive voltage, there exists an optimal negative demagnetizing pulse corresponding to the same positive exciting pulse. At this optimal pulse, the dynamic response performance of the three-way solenoid valve is the best. In addition, the high drive voltage can lead to the smaller optimal negative demagnetizing pulse. It is also indicated from the experiments that the dynamic response performance of the three-way solenoid valve is better when the NO.1 drive scheme is adopted. The lower drive voltage results in the larger difference between the dynamic response performances for the two drive schemes. Conclusion The dynamic response performance of a novel three-way solenoid valve is good.

空气制动隔离不缓解故障分析及方案优化

针对地铁车辆空气制动隔离不缓解故障,从制动系统的气路原理和控制逻辑进行了分析,根本原因是切除制动隔离塞门时,制动控制单元中排风阀打开,缓解制动缸压力,在缓解过程中,排风阀先导控制压力和制动缸压力同时下降,在接近结束时,由于排风阀先导控制压力不足会将排风阀自动关闭,导致制动缸中存在残余压力且大于25kPa时,制动系统会发出制动不缓解故障信号。为解决此问题,通过对切除制动隔离塞门后整个制动气路原理的分析,发现控制制动隔离塞门排风流量,实现制动控制单元中排风阀先导控制压力和闭合弹簧压力的合理匹配,可消除制动缸内的残余压力。AMESim软件搭建车辆架控气路仿真模型,模拟车辆切除制动隔离塞门的排风过程,监测该过程中紧急制动和最大常用制动时制动缸压力随时间的变化,确定能消除制动缸残余压力时隔离塞门排风口通径,将仿真确认的排风口通径进行试验验证,结果能有效解决地铁车辆空气制动隔离不缓解故障的问题。为其他车型架控制动系统存在空气制动隔离不缓解故障提供了解决问题的方向。

方钻杆旋塞阀的失效分析

方钻杆旋塞阀结构简单、操作方便、使用较可靠,已成为钻井钻柱内防喷系统的重要组成部分,在现场广泛使用。方钻杆旋塞阀的主要失效形式有3种:①强度失效,主要由阀本体的早期疲劳断裂所引起,引起强度失效的原因是结构尺寸不合理、材质差、热处理不当;②阀的球体转动失效,这是因为球体与阀座间的摩擦力矩过大,严重锈蚀,阀座发生塑性变形和密封面卡住了固体颗粒,转动失效的根本原因是球体和阀座间的摩擦力过大造成的;③密封失效,旋塞阀的密封结构由3部分组成,其中球体与上阀座间的主密封尤为重要,如若失效,旋塞阀作为截止阀的功能就完全丧失。为此,在失效分析基础上提出了减少上述3种失效的措施。

旋塞阀结构流道开度推导及其冲蚀速度分析

根据自行设计的钻井旋塞阀结构尺寸及其工作原理,建立了旋塞阀内流体通道过流面积变化几何结构模型,推导出旋塞阀转角与其开度的定量数学关系,给出了φ88.9 mm(31/2英寸)和φ127 mm(5英寸)旋塞阀转角与开度变化的关系曲线。当旋塞阀旋转某一角度时,可直观地在曲线上查出相应的开度,为旋塞阀开度的调节提供了可操作的经验公式。建立了旋塞阀流体通道的计算流体动力学计算CFD模型,得到了开度与阀体内壁流体最大冲蚀速度的关系曲线以及拟合公式。研究结果表明:开度越小阀心内的冲刷速度越高,对于提高阀心的寿命越不利,在旋塞阀的开启过程中,应该尽量避开长时间小开度状态,对阀心下游的阀座应采用耐冲蚀材料,以便延长其使用寿命。

方钻杆旋塞阀流场的三维数值模拟研究

以Ф114.3 mm整体式方钻杆旋塞阀为例,采用CFD软件对其速度场和压力场进行数值模拟研究,以揭示流场的速度和压力分布,弄清流体在球阀关闭过程中的变化规律。建模时采用有限体积法对控制方程进行离散,用Quick格式处理对流项,压力修正采用二阶格式,方程组的求解采用分离求解和Simple算法。研究结果表明,旋钮水平面处的作用力存在3 MPa差异,增加了该处的疲劳损坏,使得裂纹沿水平面扩展;方钻杆旋塞阀的失效形式均与流场数值模拟计算结果一致,说明流场数值模拟结果是正确的。

旋塞阀的功能与应用

本文介绍了旋塞阀的分类、密封原理和选用原则。并根据世界各国的输油及输气管线广泛采用油封式旋塞阀和压力平衡式倒锥油密封旋塞阀的情况，重点介绍其特点和应用。

一种井口压装防喷装置的设计

一种井口压装防喷装置,在井口压裂过程中,用于投放油管堵塞器以堵住油管,防止井喷。其结构包括上下旋塞阀和升高短节。当钻井产生井喷时,保证旋塞阀的上下两端压力平衡,使旋塞阀可以轻松打开,升高短节内的油管堵塞器即能自动下降密封。

方钻杆旋塞阀工艺改进设计

分析了方钻杆旋塞阀的结构特点,提出了2种旋塞阀的工艺改进方法,提高了工作效率,具有推广应用价值。

方钻杆旋塞阀的三维有限元接触分析

为了对方钻杆旋塞阀的旋钮、十字拨块和球阀之间的互作用情况进行分析,找出旋钮和十字拨块的应力薄弱点,建立了旋钮、十字拨块和球阀的三维有限元模型。采用C3D4单元对模型进行网格划分,限制球阀底端截面的所有自由度,限制旋钮和十字拨块X方向的移动和Y、Z方向的转动自由度,扭矩通过旋钮内六方孔中心上方的耦合点施加在旋钮内六方孔上。分析结果表明,十字拨块在旋转方向一侧的外侧边缘处应力最大,且应力最大处与十字拨块的失效位置相同;十字拨块的变形状态与失效后的塑性变形相同。

CD70型高压旋塞阀结构强度及启闭特性分析

高压旋塞阀是石油矿场固井和压裂作业时连接高压管汇的一个不可缺少的重要部件。为了优化现有CD70型旋塞阀的工作性能,对旋塞阀的结构强度与启闭特性进行了系统分析。研究结果表明:①在阀体密封相贯处过渡圆角半径增加的过程中,最大变形量在出口相贯处呈线性增大,最大值为0.1095 mm;最大等效应力在入口相贯处下部,最大值为598.77 MPa,小于材料42CrMo的屈服强度930 MPa。②当过渡圆角半径为5-7 mm时,阀体最大等效应力出现最小值,约为569 MPa,建议阀体密封相贯处过渡圆角半径取5-7 mm。③当阀的开度小于20%时,阀前的高压区和阀后的低压区范围显著增加,阀内开始出现剧烈的回流和漩涡现象,最大速度可达329.5 m/s,最大压力163 MPa;该最大压力已经超出了CD70型旋塞阀的额定设计压力104 MPa,呈现不安全因素;旋塞阀的关断过程要迅速,尽量缩短小开度的工作时间。研究结果可为旋塞阀的启闭控制系统设计和压裂泵的操纵规程制定提供参考依据。

DBB旋塞阀的原理及故障分析

主要介绍DBB旋塞阀的原理及使用情况,对DBB旋塞阀的故障进行分析,结合其检维修方法提出改造建议。

方钻杆旋塞阀失效的力学机理

研究方钻杆旋塞阀的失效形式和失效原因,通过力学分析、有限元计算和流场数值模拟,为进一步提高方钻杆旋塞阀的设计水平和合理使用提供理论依据。

综合录井仪色谱标定减压阀的研究

为了解决ALS2.3型综合录井仪器所配调节阀无法和现有的钢瓶进行连接问题,需要设计相应的减压装置连接钢瓶和调节阀,性能要求输出压力为0～3MPa可调,输出流量为0.4～0.5L/min可调,以满足综合录井仪色谱标定的需要。为此,对截止阀和减压阀结构进行研究与改进,采用流道缩径设计,通过控制过流面积,进而控制压力输出。在材料的选择上,经过严格的实验、计算和精细的数控加工,并结合现场色谱标定的需要及现场所用钢瓶的压力要求进行设计,改变原有减压阀的设计思路以消除减压阀功能单一性等缺憾,依据阀体设计的相关标准,设计了适合石油勘探钻井现场使用的减压阀。

强制密封双关断旋塞阀研制

介绍了一种新型强制密封双关断旋塞阀的总体结构、主阀结构、操作器结构、压力泄放装置、执行器选配等。通过研制试验、鉴定试验以及工业应用试验表明,强制密封双关断旋塞阀产品技术性能符合相关国际标准和规范要求,主要性能和技术指标达到了国际上同类阀门的水平。

旋塞阀作为沥青用阀的优点

根据炭素生产中沥青用阀必须具备耐高温、耐磨损、对粘性物料有很好密封能力的特点,阀门结构中不能存在空腔死区,不采用金属硬密封,而采用软密封时,密封材料应能尽可能地适应高温。在炭素工业实践中,闸阀、球阀作为沥青阀有着无法克服的缺陷。而旋塞阀以突出特点在与沥青相近工艺条件下的成功应用,证明其是一种非常完善的炭素沥青阀。

采用连续油管钻磨井口旋塞阀的工艺与应用

在连续油管钻磨井下桥塞的基础上,利用连续油管带压作业的优势,提出了连续油管钻磨井口旋塞阀的技术,并成功应用于现场施工,证明了连续油管处理井口旋塞阀故障是可行的。

锡青铜两通旋塞阀壳砂型铸造工艺设计

用于化工行业的两通旋塞阀壳,材质为锡青铜ZCuSn10Zn2,阀壳结构较为复杂,且要承受水压试验。分析了锡青铜的铸造特性,针对两通旋塞阀壳的结构,分析了其易产生的缩松、缩裂铸造缺陷,对两种旋塞阀壳的铸造工艺进行了深入的探讨。采用设计的铸造工艺,生产出多批质量良好的旋塞阀壳铸件,将泵漏率控制在较低的水平,满足了批量生产的需要。

钻井用内防喷旋塞阀流场数值模拟研究

针对钻杆内防喷旋塞阀出现的多种密封失效问题,以流道直径为76 mm的防喷旋塞阀为例,通过控制变量法,对旋塞阀内部流场进行液固两相流数值模拟实验,分析阀芯的不同关闭角度和不同井筒压力对旋塞阀内部压力场、速度场和固相体积分布的影响。根据模拟结果,认为最大的流速、压降出现在阀芯与阀座相接触的位置,固相颗粒主要分布在阀座和阀芯内部。针对旋塞阀密封失效的位置和原因,建议对旋塞阀内部及时进行清理,并尽量缩短旋塞阀关闭过程的时间;在制作防喷旋塞阀时,宜选用优质调质钢,适当增加上阀座材料的硬度。

四通旋塞与四通球阀在纵倾平衡控制系统应用中比较

根据四通旋塞在纵倾平衡控制系统使用过程中出现的不足,提出了另一种与四通旋塞有相同功能的阀门,四通球阀.在比较分析四通球阀与四通旋塞一些主要性能的基础上,提出了四通球阀在纵倾平衡控制系统使用的可能.

燃气旋塞阀自动组装及检测系统研发

工业自动化装配、检测技术应用到企业生产过程,可以有效的提升生产效率,避免因人为造成的产品质量不稳定。首先分析了燃气旋塞阀装配的工艺要求,针对多道装配、检测工序,进行了自动化线的整体设计;然后,详细介绍了装配专机的原理,阀体检测的方法及自动化检测设备的设计;最后,开发的自动化生产线生产运行结果验证了整套系统性能符合要求。