費(fèi)斯托電磁閥沖蝕**仿真分析與試驗(yàn)
發(fā)布時(shí)間:2019-10-12
費(fèi)斯托電磁閥沖蝕**仿真分析與試驗(yàn)
費(fèi)斯托電磁閥研等采用有限元體積法研究了固體顆粒對(duì)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(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(jié)流閥的耐沖蝕**;分別進(jìn)行了模擬分析和試驗(yàn)研究。
1 沖蝕機(jī)理分析1) 節(jié)流閥材質(zhì)特點(diǎn)。
2) 節(jié)流閥沖蝕特點(diǎn)。電子顯微鏡觀測(cè)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(dú)立地簡(jiǎn)單拼湊, 而是相互補(bǔ)充, 從不同角度、不同的沖蝕階段來(lái)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(jì)算模型
2 費(fèi)斯托電磁閥仿真分析與試驗(yàn)研究對(duì)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(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn), 檢驗(yàn)3種類型節(jié)流閥在實(shí)施節(jié)流壓井時(shí)的可靠性、耐沖蝕性和對(duì)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(duì)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(guò)流面積與開(kāi)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(guò)流面積與開(kāi)度如圖2所示。
a 費(fèi)斯托電磁閥閥芯b 過(guò)流面積開(kāi)度圖1 新型筒式節(jié)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(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(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)流面積與開(kāi)度如圖3所示。
a 費(fèi)斯托電磁閥閥芯b 過(guò)流面積開(kāi)度圖3 孔板式節(jié)流閥閥芯及過(guò)流面積-開(kāi)度示意2.1 仿真分析根據(jù)3類型閥過(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(duì)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(jié)流閥、楔形節(jié)流閥和孔板節(jié)流閥的流場(chǎng)和沖蝕有限元仿真分析。
費(fèi)斯托電磁閥閥芯位置及過(guò)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(duì)于新型筒式節(jié)流閥, 由于圓柱形閥芯具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱的特點(diǎn), 其流場(chǎng)較平穩(wěn), 過(guò)流面為對(duì)稱環(huán)形, 流體流過(guò)節(jié)流面時(shí), 流體沖蝕力減弱, 減小了對(duì)下游設(shè)備的沖蝕, 受力的集中區(qū)域?yàn)殚y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(yàn)以及對(duì)試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(wèn)題。問(wèn)題主要集中在泄漏量超標(biāo)、行程超差、閥門(mén)強(qiáng)度不合格這三個(gè)方面。這就說(shuō)明在試驗(yàn)過(guò)程中要特別注重這幾個(gè)方面。調(diào)節(jié)閥的壓力試驗(yàn)主要包括氣密性試驗(yàn)、執(zhí)行器耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)、閥殼體強(qiáng)度試驗(yàn)和密封試驗(yàn)。
對(duì)于氣動(dòng)執(zhí)行器部分而言，應(yīng)進(jìn)行耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)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(yàn)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(shí)間不應(yīng)小于3min，期間不應(yīng)該有任何泄露。
對(duì)于執(zhí)行器的氣室部分而言，應(yīng)進(jìn)密性試驗(yàn)，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?dú)猓┹斎肽馐?，切斷氣源?min內(nèi)，氣室壓力不應(yīng)下降。
對(duì)于閥門(mén)部分而言，要進(jìn)行耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)、填料函及其它連接處的密封性試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(shí)承受不少于3min的試驗(yàn)壓力，不應(yīng)該有任何泄露。
費(fèi)斯托電磁閥的泄露量試驗(yàn)選用清潔水做為試驗(yàn)介質(zhì)，試驗(yàn)壓力為0.35MPa，若閥的允許壓差小于0.35MPa時(shí)應(yīng)該為設(shè)計(jì)文件規(guī)定值。試驗(yàn)時(shí)，氣開(kāi)式調(diào)節(jié)閥的氣動(dòng)信號(hào)壓力應(yīng)為零；氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥的信號(hào)壓力宜為輸入信號(hào)的上限值加20kPa；切斷型調(diào)節(jié)閥的信號(hào)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)文件規(guī)定值。當(dāng)試驗(yàn)壓力為閥的大工作壓差時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)文件規(guī)定值。
在測(cè)定費(fèi)斯托電磁閥的額定行程偏差時(shí)，要將輸入信號(hào)加入氣動(dòng)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(dòng)費(fèi)斯托電磁閥前，對(duì)其進(jìn)行壓力試驗(yàn)是非常有必要的一項(xiàng)工作。通過(guò)氣密性試驗(yàn)、執(zhí)行器耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)、閥殼體強(qiáng)度試驗(yàn)和密封試驗(yàn)，不但可以確認(rèn)調(diào)節(jié)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(yùn)轉(zhuǎn)奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
