Klep kupu-kupu segel keras logam eksentrik tiga diameter besar banyak digunakan dalam bidang industri minyak, kimia, metalurgi, tenaga listrik, dan lainnya. Mereka memiliki struktur yang kompak, kinerja pengepakan yang sangat baik, tahan suhu tinggi dan tekanan tinggi, serta tahan korosi yang kuat. Mereka menunjukkan keunggulan unik terutama dalam aplikasi berdiameter besar. Namun, seiring dengan peningkatan diameter katup, gaya yang diberikan oleh fluida pada katup meningkat secara tajam, dan masalah getaran yang disebabkan oleh kopling fluida-struktur menjadi lebih jelas. Getaran ini tidak hanya memengaruhi stabilitas kerja katup, tetapi juga dapat menyebabkan kerusakan kelelahan struktural dan mempersingkat umur pakai. CHNLGVF丨中國大乾閥門 telah mempelajari karakteristik getaran kopling fluida-padat katup kupu-kupu segel keras logam eksentrik tiga diameter besar sebagai respons terhadap masalah ini, dan mengusulkan strategi optimisasi struktural untuk memberikan dasar teoritis dan panduan praktis bagi pengembangan dan pembuatan katup kupu-kupu berkualitas tinggi.

Dibandingkan dengan katup kupu-kupu tradisional, katup kupu-kupu eksentrik tiga memiliki desain eksentrik tiga dimensi, termasuk eksentrisitas aksial dan eksentrisitas radial dari poros katup relatif terhadap pusat tempat duduk katup, serta eksentrisitas geometris dari permukaan kerucut tempat duduk katup dan pelat kupu-kupu. Desain ini memungkinkan kontak antara pelat kupu-kupu dan tempat duduk katup diselesaikan hanya dalam area yang sangat kecil selama proses pembukaan dan penutupan katup, sehingga mengurangi gesekan dan aus dan memperpanjang umur pakai katup.

Prinsip kerja katup kupu-kupu eksentrik triple utamanya bergantung pada efek eksentrisitas geometri tiga dimensi. Saat katup terbuka, pelat kupu-kupu cepat terpisah dari tempat dudukan katup, mengurangi gesekan; selama proses penutupan, pelat kupu-kupu secara bertahap mengontak tempat dudukan katup yang cembung, menciptakan gaya pengepasan yang seragam. Desain eksentrik triple secara efektif meningkatkan kinerja pengepasan dan efisiensi kerja katup kupu-kupu, terutama menjaga efek pengepasan yang stabil di bawah suhu dan tekanan tinggi.

Katup kupu-kupu berdiameter besar memiliki keunggulan besar dalam proses transportasi dan pengendalian fluida, tetapi seiring dengan peningkatan diameter, gaya yang diberikan oleh daya fluida pada katup juga meningkat secara signifikan. Gaya-gaya ini termasuk gaya benturan, torsi rotasi, dan getaran, yang menimbulkan tantangan serius terhadap stabilitas struktural, penyegelan, dan umur pakai katup kupu-kupu. Oleh karena itu, bagaimana mengoptimalkan desain struktural katup kupu-kupu dalam kondisi berdiameter besar dan mengurangi getaran yang disebabkan oleh kopling fluida-padat adalah masalah mendesak yang harus dipecahkan.

Karakteristik medan aliran katup kupu-kupu eksentrik tiga diameter besar adalah dasar penting untuk mempelajari getaran kopling fluida-struktur. Pada laju aliran tinggi, pusaran, turbulensi, dan perubahan tekanan lokal yang dihasilkan saat fluida melewati katup akan menghasilkan gaya dampak dan getaran yang diinduksi pada tubuh katup dan pelat katup. Karakteristik medan aliran terutama meliputi:

Distribusi kecepatan fluida: Medan kecepatan dari fluida yang melewati katup tidak merata, terutama di dekat pelat kupu-kupu, yang menghasilkan pusaran kuat dan gradien tekanan, yang akan menghasilkan gaya yang tidak stabil pada katup.

Distribusi tekanan dan perbedaan tekanan: Terdapat perbedaan tekanan yang besar antara masukan dan keluaran katup berdiameter besar. Terutama selama proses pembukaan dan penutupan lokal, tekanan medan aliran lokal berubah secara drastis, menyebabkan pelat katup terkena fluktuasi tekanan besar, menyebabkan getaran.

Teknologi CFD (Dinamika Fluida Komputasional) dapat mensimulasikan dengan akurat karakteristik medan aliran katup kupu-kupu eksentrik tiga diameter besar di bawah kondisi kerja yang berbeda, dan menganalisis perubahan medan aliran katup dalam keadaan terbuka, tertutup, dan berbagai keadaan pembukaan. Data ini memberikan referensi penting untuk analisis getaran selanjutnya.

Interaksi fluida-struktur (FSI) mengacu pada proses dinamis interaksi antara fluida dan struktur. Pada katup kupu-kupu berdiameter besar, dampak fluida pada pelat katup dan badan katup akan menyebabkan deformasi elastis struktur. Deformasi struktur pada gilirannya memengaruhi keadaan aliran fluida. Kedua elemen tersebut bekerja sama untuk membentuk fenomena getaran. Manifestasi utama dari kopling fluida-struktur meliputi aspek-aspek berikut:

Getaran yang disebabkan oleh turbulensi: Turbulensi yang terbentuk ketika fluida melewati katup kupu-kupu memberikan gaya pulsasi yang tidak stabil pada pelat katup, menyebabkan pelat katup bergetar secara periodik. Getaran ini dapat menyebabkan konsentrasi tegangan dalam struktur dan menyebabkan kerusakan kelelahan struktural.

Fluktuasi tekanan dan resonansi: Ketika frekuensi aliran fluida mendekati frekuensi alami tubuh katup atau pelat katup, resonansi struktural akan terpicu. Resonansi akan memperbesar amplitudo getaran dan dapat menyebabkan kerusakan pada struktur katup dalam kasus yang parah.

Pembangkitan fluida dan getaran yang timbul sendiri: Pada laju aliran tinggi, fenomena pembangkitan fluida dapat terjadi di area lokal katup, terutama getaran yang timbul sendiri yang disebabkan oleh pembentukan pusaran, yang merupakan tantangan bagi stabilitas struktural plat kupu-kupu dan badan katup.

Di bawah aksi fluida bertekanan tinggi, bagian kunci dari katup kupu-kupu tiga-eccentric berdiameter besar seperti pelat kupu-kupu, kursi katup, dan badan katup akan menanggung tekanan mekanik yang kompleks. Tekanan ini terutama meliputi tekanan geser, tekanan kompresi yang disebabkan oleh tekanan hidrodinamik, dan konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh berat sendiri struktur. Konsentrasi tegangan dapat menyebabkan deformasi plastis lokal, terutama selama penggunaan jangka panjang, kerusakan kelelahan akan lebih jelas.

Analisis elemen hingga (FEA) dapat mensimulasikan distribusi tegangan dan deformasi struktur katup secara akurat. Dengan menganalisis distribusi tegangan di bawah kondisi kerja yang berbeda, kita dapat menemukan area konsentrasi tegangan, dan mengurangi dampak konsentrasi tegangan pada umur katup melalui optimisasi struktur dan pemilihan material.

Resonansi adalah salah satu isu kunci dalam getaran katup kupu-kupu. Ketika frekuensi alami katup mendekati frekuensi eksitasi fluida, resonansi dapat terjadi dalam struktur. Resonansi dapat secara signifikan memperkuat amplitudo getaran, menyebabkan kerusakan kelelahan komponen katup atau kegagalan penyegelan. Oleh karena itu, dalam desain katup kupu-kupu, bagaimana menghindari masalah resonansi harus dipertimbangkan.

Frekuensi alami katup kupu-kupu dapat diperoleh melalui analisis modal, dan dikombinasikan dengan analisis dinamika fluida, frekuensi eksitasi yang diinduksi oleh fluida dapat dihitung. Untuk menghindari resonansi, parameter struktural dari badan katup dan pelat katup dapat disesuaikan untuk membuat frekuensi alami mereka jauh dari frekuensi eksitasi fluida untuk menghindari terjadinya resonansi.

Untuk mengurangi dampak getaran kopling fluida-struktur pada kinerja katup kupu-kupu, mengoptimalkan bentuk pelat katup adalah salah satu strategi penting. Desain berstreamline dari pelat katup dapat secara efektif mengurangi dampak fluida pada pelat katup dan mengurangi pembentukan pusaran dan turbulensi. Selain itu, meningkatkan kekakuan dan distribusi massa yang wajar dari pelat katup dapat meningkatkan kinerja anti-getarannya.

Pemilihan bahan memiliki dampak penting pada karakteristik getaran katup kupu-kupu eksentrik tiga diameter besar. CHNLGVF丨中國大乾閥門丨China Dagangyangmao memperkenalkan bahan paduan berkekuatan tinggi untuk meningkatkan kekakuan tubuh katup dan pelat katup, sehingga meningkatkan ketahanan getar mereka. Pada saat yang sama, penggunaan bahan komposit baru dapat mengurangi berat katup dan mengurangi dampak fluida pada struktur, sehingga mengurangi amplitudo getaran.

Untuk lebih mengurangi efek getaran katup kupu-kupu, bahan peredam dapat ditambahkan di dalam badan katup atau di permukaan pelat kupu-kupu. Bahan peredam ini dapat efektif menyerap energi getaran dan mengurangi transmisi getaran. Pada saat yang sama, menambahkan dukungan elastis atau penyerap kejut ke bagian kunci juga dapat secara efektif meredakan masalah getaran yang disebabkan oleh kopling fluida-struktur.

Untuk meningkatkan karakteristik aliran medan dari katup kupu-kupu eksentrik tiga diameter besar, fluktuasi tekanan dan pembentukan turbulensi dari fluida saat melewati katup dapat dikurangi dengan mengoptimalkan desain saluran aliran internal katup. Sebagai contoh, pelat panduan atau lubang panduan yang dirancang dengan baik dapat membimbing fluida melalui katup dengan lancar, mengurangi arus eddy lokal dan pemisahan aliran, sehingga mengurangi risiko getaran.

Pengembangan dan pembuatan katup kupu-kupu eksentrik tiga diameter besar memerlukan teknologi pemrosesan yang sangat presisi. CHNLGVF | Cina Daqian Valve telah memperkenalkan teknologi manufaktur canggih seperti mesin CNC dan pencetakan 3D untuk memastikan akurasi pemrosesan bagian kunci katup. Terutama selama pemrosesan pelat katup dan tempat dudukan katup, mesin perkakas CNC presisi tinggi digunakan untuk memastikan kekasaran permukaan dan akurasi geometrisnya, serta untuk memastikan koordinasi yang baik dari permukaan penyegelan.

Untuk memverifikasi karakteristik getaran dan stabilitas struktural katup kupu-kupu, CHNLGVF melakukan pengujian yang ketat dan verifikasi eksperimental. Ini termasuk pengujian medan aliran, analisis modal, pengujian tegangan dan regangan, dll. di laboratorium untuk mensimulasikan status kerja katup di bawah kondisi kerja yang berbeda. Melalui pengujian ini, tidak hanya dapat memverifikasi rasionalitas desain katup, tetapi juga dapat memberikan dukungan data untuk optimisasi selanjutnya.

Dalam penelitian dan pengembangan katup kupu-kupu segel keras logam eksentrik tiga diameter besar, CHNLGVF丨中國大乾閥門 mengadopsi analisis dinamika fluida canggih dan strategi optimisasi struktural untuk mengatasi masalah getaran kopling fluida-padat. Dengan mengoptimalkan desain pelat katup, pemilihan material, dan kontrol aliran, kinerja anti-getaran dan umur layanan katup secara signifikan ditingkatkan. Di masa depan, dengan kemajuan terus menerus dalam manufaktur pintar dan ilmu material, kinerja dan keandalan katup kupu-kupu akan lebih ditingkatkan, mempromosikan aplikasi teknologi katup kupu-kupu secara luas di berbagai bidang industri utama.