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費斯托電磁閥沖蝕**仿真分析與試驗

發(fā)布時間:2019-10-12

    費斯托電磁閥沖蝕**仿真分析與試驗
    費斯托電磁閥研等采用有限元體積法研究了固體顆粒對300 MW蒸汽渦輪機(jī)上噴嘴的沖蝕作用, 得出了沖蝕的影響因子有沖擊角、質(zhì)點速度和顆粒直徑等;等做了液體沖蝕引起管壁變薄的研究;D.W.用金剛石來提*節(jié)流閥的耐沖蝕**;分別進(jìn)行了模擬分析和試驗研究。
    1 沖蝕機(jī)理分析1) 節(jié)流閥材質(zhì)特點。
    2) 節(jié)流閥沖蝕特點。電子顯微鏡觀測下閥體切片, 出現(xiàn)微切削和犁溝;閥芯沖蝕坑兩邊形成凸起的唇片, 并呈波紋漣漪狀。
    3) 沖蝕理論。綜合分析確定, 微切削模型理論、鍛造擠壓理論能揭示巖屑沖蝕節(jié)流閥的行為。兩套模型理論并非各自獨立地簡單拼湊, 而是相互補(bǔ)充, 從不同角度、不同的沖蝕階段來闡述節(jié)流閥不同位置的沖蝕現(xiàn)象, 進(jìn)而確立節(jié)流閥沖蝕磨損機(jī)理。
    根據(jù)節(jié)流閥沖蝕機(jī)理, 確定采用如下沖蝕計算模型
    2 費斯托電磁閥仿真分析與試驗研究對新型筒式節(jié)流閥、楔型節(jié)流閥、孔板型節(jié)流閥在混氣重泥漿條件下分別進(jìn)行動態(tài)模擬試驗, 檢驗3種類型節(jié)流閥在實施節(jié)流壓井時的可靠性、耐沖蝕性和對井控技術(shù)與井控工藝要求的符合性、適應(yīng)性, 為節(jié)流壓井作業(yè)提供決策依據(jù)。
    1) 新型筒式節(jié)流閥。新型筒式閥芯采用圓柱形結(jié)構(gòu), 閥芯、閥座均為對稱結(jié)構(gòu), 閥芯、閥座采用碳化鎢合金, HRA92, 可提*抗沖蝕能力, 且可調(diào)換方向安裝, 其過流面積與開度如圖1所示。
    2) 楔形節(jié)流閥。該閥是為了解決針形節(jié)流閥易斷裂而研制的, 閥芯采用楔形結(jié)構(gòu), 閥芯閥座同樣采用碳化鎢合金, HRA94, 其過流面積與開度如圖2所示。
    a 費斯托電磁閥閥芯b 過流面積開度圖1 新型筒式節(jié)流閥閥芯及過流面積-開度示意a 閥芯b 過流面積開度圖2 楔形閥閥芯及過流面積-開度示意3) 孔板式節(jié)流閥。閥瓣的流通截面形狀為扇形, 閥瓣分為上、下兩部分。固定下閥瓣, 旋轉(zhuǎn)上閥瓣, 可以調(diào)整流通面積, 實現(xiàn)對流量的控制和調(diào)節(jié), 閥芯閥座也采用碳化鎢合金[13,14]、HRA92, 其過流面積與開度如圖3所示。
    a 費斯托電磁閥閥芯b 過流面積開度圖3 孔板式節(jié)流閥閥芯及過流面積-開度示意2.1 仿真分析根據(jù)3類型閥過流面積與開度示意圖, 在**大過流面積一致的前提下, 針對不同的閥芯位移值 (如表1所示) , 開展了相同條件下新型筒式節(jié)流閥、楔形節(jié)流閥和孔板節(jié)流閥的流場和沖蝕有限元仿真分析。
    費斯托電磁閥閥芯位置及過流面積節(jié)流閥類型新型筒式節(jié)流閥楔形節(jié)流閥孔板節(jié)流閥閥芯位置 °對于新型筒式節(jié)流閥, 由于圓柱形閥芯具有結(jié)構(gòu)對稱的特點, 其流場較平穩(wěn), 過流面為對稱環(huán)形, 流體流過節(jié)流面時, 流體沖蝕力減弱, 減小了對下游設(shè)備的沖蝕, 受力的集中區(qū)域為閥芯與閥座節(jié)流面小的區(qū)域, 閥芯節(jié)流面段出現(xiàn)環(huán)狀痕跡,
    進(jìn)行大量的壓力試驗以及對試驗記錄數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，發(fā)現(xiàn)有近50％的調(diào)節(jié)閥存在一定的質(zhì)量問題。問題主要集中在泄漏量超標(biāo)、行程超差、閥門強(qiáng)度不合格這三個方面。這就說明在試驗過程中要特別注重這幾個方面。調(diào)節(jié)閥的壓力試驗主要包括氣密性試驗、執(zhí)行器耐壓強(qiáng)度試驗、閥殼體強(qiáng)度試驗和密封試驗。
    對于氣動執(zhí)行器部分而言，應(yīng)進(jìn)行耐壓強(qiáng)度試驗。試驗應(yīng)該在閥門全開的狀態(tài)下進(jìn)行，介質(zhì)選用潔凈水，試驗壓力應(yīng)為公稱壓力的1.5倍，所有在工作中承壓的閥腔承受壓力的時間不應(yīng)小于3min，期間不應(yīng)該有任何泄露。
    對于執(zhí)行器的氣室部分而言，應(yīng)進(jìn)密性試驗，執(zhí)行器的氣室應(yīng)**氣密。應(yīng)在額定壓力為0.1MPa的氣源下，將潔凈氣體（空氣或氮氣）輸入膜氣室，切斷氣源后5min內(nèi)，氣室壓力不應(yīng)下降。
    對于閥門部分而言，要進(jìn)行耐壓強(qiáng)度試驗、填料函及其它連接處的密封性試驗。實驗介質(zhì)為室溫水，水中可含有防銹劑或水溶油，注意一定要按照調(diào)節(jié)閥的入口方向輸入調(diào)節(jié)閥的閥體，另一端封閉，使所有在工作中受壓力的閥腔同時承受不少于3min的試驗壓力，不應(yīng)該有任何泄露。
    費斯托電磁閥的泄露量試驗選用清潔水做為試驗介質(zhì)，試驗壓力為0.35MPa，若閥的允許壓差小于0.35MPa時應(yīng)該為設(shè)計文件規(guī)定值。試驗時，氣開式調(diào)節(jié)閥的氣動信號壓力應(yīng)為零；氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥的信號壓力宜為輸入信號的上限值加20kPa；切斷型調(diào)節(jié)閥的信號壓力應(yīng)為設(shè)計文件規(guī)定值。當(dāng)試驗壓力為閥的大工作壓差時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號壓力應(yīng)為設(shè)計文件規(guī)定值。
    在測定費斯托電磁閥的額定行程偏差時，要將輸入信號加入氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室（或定位器），使閥桿走完全程。
    在使用氣動費斯托電磁閥前，對其進(jìn)行壓力試驗是非常有必要的一項工作。通過氣密性試驗、執(zhí)行器耐壓強(qiáng)度試驗、閥殼體強(qiáng)度試驗和密封試驗，不但可以確認(rèn)調(diào)節(jié)閥的**及質(zhì)量，同時也為日后在實際的過程中能夠正常的工作，發(fā)揮其作用，確保企業(yè)的正常運轉(zhuǎn)奠定了一個堅實的基礎(chǔ)。

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