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費斯托電磁閥衝蝕**仿真分析與試驗
發布時間:2019-10-12
    費斯托電磁閥衝蝕**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衝蝕作用, 得出了衝蝕的影響因子有衝擊角、質點速度和顆粒直徑等;等做了液體衝蝕引起管壁變薄的研究;D.W.用金剛石來提*節流閥的耐衝蝕**;分別進行了模擬分析和試驗研究。
    1 衝蝕機理分析1) 節流閥材質特點。
    2) 節流閥衝蝕特點。電子顯微鏡觀測下閥體切片, 出現微切削和犁溝;閥芯衝蝕坑兩邊形成凸起的唇片, 並呈波紋漣漪狀。
    3) 衝蝕理論。綜合分析確定, 微切削模型理論、鍛造擠壓理論能揭示岩屑衝蝕節流閥的行為。兩套模型理論並非各自獨立地簡單拚湊, 而是相互補充, 從不同角度、不同的衝蝕階段來闡述節流閥不同位置的衝蝕現象, 進而確立節流閥衝蝕磨損機理。
    根據節流閥衝蝕機理, 確定采用如下衝蝕計算模型
    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行動態模擬試驗, 檢驗3種類型節流閥在實施節流壓井時的可靠性、耐衝蝕性和對井控技術與井控工藝要求的符合性、適應性, 為節流壓井作業提供決策依據。
    1) 新型筒式節流閥。新型筒式閥芯采用圓柱形結構, 閥芯、閥座均為對稱結構, 閥芯、閥座采用碳化鎢合金, HRA92, 可提*抗衝蝕能力, 且可調換方向安裝, 其過流麵積與開度如圖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製的, 閥芯采用楔形結構, 閥芯閥座同樣采用碳化鎢合金, HRA94, 其過流麵積與開度如圖2所示。
    a 費斯托電磁閥閥芯b 過流麵積開度圖1 新型筒式節流閥閥芯及過流麵積-開度示意a 閥芯b 過流麵積開度圖2 楔形閥閥芯及過流麵積-開度示意3) 孔板式節流閥。閥瓣的流通截麵形狀為扇形, 閥瓣分為上、下兩部分。固定下閥瓣, 旋轉上閥瓣, 可以調整流通麵積, 實現對流量的控製和調節, 閥芯閥座也采用碳化鎢合金[13,14]、HRA92, 其過流麵積與開度如圖3所示。
    a 費斯托電磁閥閥芯b 過流麵積開度圖3 孔板式節流閥閥芯及過流麵積-開度示意2.1 仿真分析根據3類型閥過流麵積與開度示意圖, 在**大過流麵積一致的前提下, 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流閥、楔形節流閥和孔板節流閥的流場和衝蝕有限元仿真分析。
    費斯托電磁閥閥芯位置及過流麵積節流閥類型 新型筒式節流閥 楔形節流閥 孔板節流閥閥芯位置 °對於新型筒式節流閥, 由於圓柱形閥芯具有結構對稱的特點, 其流場較平穩, 過流麵為對稱環形, 流體流過節流麵時, 流體衝蝕力減弱, 減小了對下遊設備的衝蝕, 受力的集中區域為閥芯與閥座節流麵小的區域, 閥芯節流麵段出現環狀痕跡,
    進行大量的壓力試驗以及對試驗記錄數據的統計和分析，發現有近50％的調節閥存在一定的質量問題。問題主要集中在泄漏量超標、行程超差、閥門強度不合格這三個方麵。這就說明在試驗過程中要特別注重這幾個方麵。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。
    對於氣動執行器部分而言，應進行耐壓強度試驗。試驗應該在閥門全開的狀態下進行，介質選用潔淨水，試驗壓力應為公稱壓力的1.5倍，所有在工作中承壓的閥腔承受壓力的時間不應小於3min，期間不應該有任何泄露。
    對於執行器的氣室部分而言，應進密性試驗，執行器的氣室應**氣密。應在額定壓力為0.1MPa的氣源下，將潔淨氣體（空氣或氮氣）輸入膜氣室，切斷氣源後5min內，氣室壓力不應下降。
    對於閥門部分而言，要進行耐壓強度試驗、填料函及其它連接處的密封性試驗。實驗介質為室溫水，水中可含有防鏽劑或水溶油，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承受不少於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，試驗壓力為0.35MPa，若閥的允許壓差小於0.35MPa時應該為設計文件規定值。試驗時，氣開式調節閥的氣動信號壓力應為零；氣關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，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，要將輸入信號加入氣動執行機構氣室（或定位器），使閥杆走完全程。
    在使用氣動費斯托電磁閥前，對其進行壓力試驗是非常有必要的一項工作。通過氣密性試驗、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**及質量，同時也為日後在實際的過程中能夠正常的工作，發揮其作用，確保企業的正常運轉奠定了一個堅實的基礎。