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    大流量先导式截止阀

    时间:2015-10-15 10:36 作者:山东百杰 点击:

    在我国,注水泵站多设计为多泵并联、集中供水的高压、大流量、大型泵站管网系统,注水压力高于25MPa多采用柱塞式泵。经监测,柱塞泵注水泵站系统总效率仅为49%~58.5%,具有很大的节能潜力。其中,系统元件的流量损失和压力损失是能耗的根本原因。仅管网流量损失即高达25%~35.5%,主要原因是阀件不应有的泄漏造成非功能性损失。解剖现场使用的阀件,存在如下问题:(1)结构设计不合理,造成密封件短期损坏严重;(2)过液件材质及处理工艺选择不合理,造成锈蚀损坏严重。因为注水水质多为回注水(原油开采过程中分离出的地下水)或海水,Cf含量高,具有极大的腐蚀性。
      为了适应油田生产需要,挖掘注水系统节能潜力,我们设计、研制、试验了超高压、大流量、适应污水介质的截止阀、节流阀等注水系统阀件。下面对先导式截止阀作详细介绍。
      如所示,先导式截止阀由阀体、阀座、阀芯组件、阀盖、密封装置、轴承和手柄等组成。阀芯组件由整体阀座、主阀芯、先导阀芯、阀杆、压盖、导向销轴和防转销等组成。其工作原理如下:旋转手柄,阀杆下移,带动先导阀芯下移,先导阀芯的锥部将主阀芯上盲孔e关阀。此时,进口液体经主阀芯滤网、孔a、b和阀盖过流孔到达主阀芯上腔c但液体不能经缝隙d到达ef而流出。此时,主阀芯上、下端液体压力相等,但两端面积不等,故在液压力作用下,主阀芯下移压在阀座上,使进、出口关闭,切断液流。当使阀门开启时,可旋转手柄,使阀杆上升。先导阀芯将孔e打开,此时上腔液体可经d、e、f形成的通路从出口流出,由于阻尼孔b形成液阻,使主阀芯上腔c的压力降低,当主阀芯上下两端压差达到一定数值时,下端压力将推动主阀芯上移,主阀芯与阀座分离,进、出口接通,形成通路。
      先导式截止阀结构原理为了适应超高压、大流量的要求,为减小(瞬、稳态)液动力对阀口开闭的影响及对密封件的损坏,合理选择阀口形式及密封方式是至关重要的;为适应污水介质,阀内过液件应采用特殊材质或采用特殊表面处理工艺,以提高其耐腐蚀、耐磨损及耐冲刷的能力;为便于手动操作,应采用压力平15收稿-日丨期:2000流体机械压力与调节控制力矩关系曲线4结束语该阀经性能测试及现场试甩具有结构合理、性能稳定、调节方便等特点,是一种较为理想的适用于超高压、大流量、污水介质的截止阀。
      控制学科的教学与研究,主要研究方向为流体管网动态特性及流体元件等,发表论文30余篇。通讯地址:30⑴72天津市南开区卫津路92号天津大学机械工程学院。
      衡式控制方式,合理匹配主阀芯上、下腔液压作用面积及阻尼孔直径,使手动开启及关闭力达最佳值;启闭特性要好,压力超调要小,否则将会发生元件损坏和管路破裂等事故。综合考虑上述因素,该阀结构具有以下特点:(1)阀芯由主阀和导阀两部分组成,导阀开启和关闭密封所需的力由手轮提供,手轮操作力小;(2)阀套和阀座采用整体式结构,有利于加工和减小径向不平衡力;(3)阀口结构:①锥形阀芯,有利于加工和减小径向不平衡力;②阀口采用线接触锥形密封,有利于减小阀口的密封力;③阀口锥角选择:阀芯30°阀座34°(4)材质与表面处理:①阀芯与阀座选用普通碳钢,表面镀以涂层代替不锈钢,成本低;②阀口密封表面镀镍磷合金,防腐、耐磨、硬度高、寿命长。
      (1)耐压性能:该截止阀设计最高工作压力为40MPa,按照GB8014―87流量控制阀试验方法的有关规定,对承压口进行耐压试验,耐压试验压力为最高工作压力的1.5倍,即为60MPa保压5min没有外泄漏。
      (2)流量截止功能:在截止阀进口压力变化范围内,在各组压力设置值下,开启与关闭截止阀,测量各调节压力设置值下有无泄漏液。经检测,在各调节压力设置值(0~35MPa)下,均无泄漏,即泄漏量A0=0.(3)调节控制部件所需调节力:各调节压力设定值下,调节控制力矩M的测试结果见表1.压力P与调节控制力矩M关系曲线如所示。
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