費斯托電磁閥沖蝕**仿真分析與試驗

發(fā)布時(shí)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(diǎn)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(lái)提*節流閥的耐沖蝕**;分別進(jìn)行了模擬分析和試驗研究。
    1 沖蝕機理分析1) 節流閥材質(zhì)特點(diǎn)。
    2) 節流閥沖蝕特點(diǎn)。電子顯微鏡觀(guān)測下閥體切片, 出現微切削和犁溝;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流閥的行為。兩套模型理論并非各自獨立地簡(jiǎn)單拼湊, 而是相互補充, 從不同角度、不同的沖蝕階段來(lái)闡述節流閥不同位置的沖蝕現象, 進(jìn)而確立節流閥沖蝕磨損機理。
    根據節流閥沖蝕機理, 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流閥、楔型節流閥、孔板型節流閥在混氣重泥漿條件下分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬試驗, 檢驗3種類(lèi)型節流閥在實(shí)施節流壓井時(shí)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、適應性, 為節流壓井作業(yè)提供決策依據。
    1) 新型筒式節流閥。新型筒式閥芯采用圓柱形結構, 閥芯、閥座均為對稱(chēng)結構, 閥芯、閥座采用碳化鎢合金, HRA92, 可提*抗沖蝕能力, 且可調換方向安裝, 其過(guò)流面積與開(kāi)度如圖1所示。
    2) 楔形節流閥。該閥是為了解決針形節流閥易斷裂而研制的, 閥芯采用楔形結構, 閥芯閥座同樣采用碳化鎢合金, HRA94, 其過(guò)流面積與開(kāi)度如圖2所示。
    a 費斯托電磁閥閥芯b 過(guò)流面積開(kāi)度圖1 新型筒式節流閥閥芯及過(guò)流面積-開(kāi)度示意a 閥芯b 過(guò)流面積開(kāi)度圖2 楔形閥閥芯及過(guò)流面積-開(kāi)度示意3) 孔板式節流閥。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, 旋轉上閥瓣, 可以調整流通面積, 實(shí)現對流量的控制和調節, 閥芯閥座也采用碳化鎢合金[13,14]、HRA92, 其過(guò)流面積與開(kāi)度如圖3所示。
    a 費斯托電磁閥閥芯b 過(guò)流面積開(kāi)度圖3 孔板式節流閥閥芯及過(guò)流面積-開(kāi)度示意2.1 仿真分析根據3類(lèi)型閥過(guò)流面積與開(kāi)度示意圖, 在**大過(guò)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(kāi)展了相同條件下新型筒式節流閥、楔形節流閥和孔板節流閥的流場(chǎng)和沖蝕有限元仿真分析。
    費斯托電磁閥閥芯位置及過(guò)流面積節流閥類(lèi)型新型筒式節流閥楔形節流閥孔板節流閥閥芯位置 °對于新型筒式節流閥, 由于圓柱形閥芯具有結構對稱(chēng)的特點(diǎn), 其流場(chǎng)較平穩, 過(guò)流面為對稱(chēng)環(huán)形, 流體流過(guò)節流面時(shí), 流體沖蝕力減弱, 減小了對下游設備的沖蝕, 受力的集中區域為閥芯與閥座節流面小的區域, 閥芯節流面段出現環(huán)狀痕跡,
    進(jìn)行大量的壓力試驗以及對試驗記錄數據的統計和分析，發(fā)現有近50％的調節閥存在一定的質(zhì)量問(wèn)題。問(wèn)題主要集中在泄漏量超標、行程超差、閥門(mén)強度不合格這三個(gè)方面。這就說(shuō)明在試驗過(guò)程中要特別注重這幾個(gè)方面。調節閥的壓力試驗主要包括氣密性試驗、執行器耐壓強度試驗、閥殼體強度試驗和密封試驗。
    對于氣動(dòng)執行器部分而言，應進(jìn)行耐壓強度試驗。試驗應該在閥門(mén)全開(kāi)的狀態(tài)下進(jìn)行，介質(zhì)選用潔凈水，試驗壓力應為公稱(chēng)壓力的1.5倍，所有在工作中承壓的閥腔承受壓力的時(shí)間不應小于3min，期間不應該有任何泄露。
    對于執行器的氣室部分而言，應進(jìn)密性試驗，執行器的氣室應**氣密。應在額定壓力為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，氣室壓力不應下降。
    對于閥門(mén)部分而言，要進(jìn)行耐壓強度試驗、填料函及其它連接處的密封性試驗。實(shí)驗介質(zhì)為室溫水，水中可含有防銹劑或水溶油，注意一定要按照調節閥的入口方向輸入調節閥的閥體，另一端封閉，使所有在工作中受壓力的閥腔同時(shí)承受不少于3min的試驗壓力，不應該有任何泄露。
    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(shí)應該為設計文件規定值。試驗時(shí)，氣開(kāi)式調節閥的氣動(dòng)信號壓力應為零；氣關(guān)式調節閥的信號壓力宜為輸入信號的上限值加20kPa；切斷型調節閥的信號壓力應為設計文件規定值。當試驗壓力為閥的大工作壓差時(shí)，執行機構的信號壓力應為設計文件規定值。
    在測定費斯托電磁閥的額定行程偏差時(shí)，要將輸入信號加入氣動(dòng)執行機構氣室（或定位器），使閥桿走完全程。
    在使用氣動(dòng)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(guò)氣密性試驗、執行器耐壓強度試驗、閥殼體強度試驗和密封試驗，不但可以確認調節閥的**及質(zhì)量，同時(shí)也為日后在實(shí)際的過(guò)程中能夠正常的工作，發(fā)揮其作用，確保企業(yè)的正常運轉奠定了一個(gè)堅實(shí)的基礎。

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