Questo articolo condotta una ricerca approfondita sulle caratteristiche dinamiche di apertura e chiusura delle valvole di sicurezza a molla a vapore ad alto parametro. Attraverso una combinazione di analisi sperimentale e simulazione numerica, vengono discusse le caratteristiche di risposta della valvola in diverse condizioni di lavoro e rigidità della molla. I risultati della ricerca mostrano che la rigidità della molla è un fattore chiave che influisce sulle caratteristiche dinamiche delle valvole di sicurezza, e viene proposta una strategia di ottimizzazione per migliorare la velocità di risposta e la stabilità della valvola, migliorando così le prestazioni complessive del prodotto. I risultati della ricerca vengono utilizzati nella ricerca, nello sviluppo e nella produzione di valvole di sicurezza presso CHNLGVF丨中國大乾洋貿, fornendo una base teorica e un supporto tecnico per l'azienda al fine di migliorare la sua competitività nel settore delle valvole di sicurezza a vapore ad alto parametro.

valvola di sicurezza a molla; test termico; caratteristiche dinamiche; simulazione transitoria; rigidità della molla

Le valvole di sicurezza a alta pressione sono ampiamente utilizzate nei settori industriali come l'energia elettrica, l'industria chimica e il petrolio, svolgendo un ruolo importante nel garantire il corretto funzionamento di condotte e attrezzature. In condizioni di alta temperatura e alta pressione, le caratteristiche di apertura e chiusura della valvola di sicurezza sono direttamente correlate alla stabilità e alla sicurezza del sistema. La ricerca esistente si concentra principalmente sull'analisi delle caratteristiche statiche e sull'ottimizzazione dei parametri di progettazione, mentre la ricerca sulle sue caratteristiche dinamiche di apertura e chiusura è insufficiente. Basandosi sulle effettive esigenze di prodotto di CHNLGVF丨中國大乾洋貿, questo articolo studia il comportamento di risposta dinamica delle valvole di sicurezza a molla ad alta pressione a parametri elevati in condizioni di lavoro complesse, con l'obiettivo di rivelare i principali fattori che influenzano le sue caratteristiche dinamiche e proporre efficaci miglioramenti tecnici. Strategia.

Il principio di base della valvola di sicurezza a molla è quello di bilanciare la pressione del vapore all'interno del sistema regolando la rigidità e la forza di precarico della molla. Quando la pressione del sistema supera il valore impostato, il disco della valvola viene spinto aperto per rilasciare la pressione; e quando la pressione ritorna a un intervallo sicuro, la forza della molla ripreme il disco della valvola per mantenere una tenuta. Le caratteristiche di apertura e chiusura in questo processo non sono solo influenzate dalla rigidità della molla e dalla forza di precarico, ma sono anche strettamente legate alla temperatura e alla pressione del fluido di sistema e allo stato di flusso del mezzo.

Il processo di apertura e chiusura della valvola di sicurezza a molla può essere diviso nelle seguenti fasi:

Stato di equilibrio iniziale: Il disco della valvola e il sedile della valvola rimangono in stretto contatto, e la pressione del sistema è inferiore al valore impostato.

Fase di compressione della molla: Man mano che la pressione del sistema aumenta, il disco della valvola viene gradualmente spinto aperto e la molla inizia a comprimersi.

Stato completamente aperto: Il disco della valvola è completamente aperto e il vapore nel sistema viene rilasciato fino a quando la pressione scende a un livello sicuro.

Stato chiuso: Quando la pressione del sistema è inferiore al valore impostato, la forza della molla ripreme il disco della valvola.

Le caratteristiche dinamiche di ciascuna fase sono influenzate da molteplici fattori come la rigidità della molla, l'ammortizzazione del sistema e l'inerzia del movimento del disco della valvola. Pertanto, sono necessari test termici e simulazioni transitorie per condurre un'analisi approfondita del suo comportamento dinamico.

Al fine di studiare in modo esaustivo le caratteristiche dinamiche delle valvole di sicurezza a molla ad alta pressione, questo articolo ha progettato un sistema di prova termica ad alta temperatura e alta pressione. Il sistema include generatori di vapore, valvole di regolazione, valvole di sicurezza a molla, sensori di pressione, sensori di flusso e altri apparecchi, e può simulare le condizioni di lavoro reali sotto diverse temperature e pressioni. Il materiale della molla utilizzato nel test era l'acciaio 50CrVA, e sono stati progettati diversi set di rigidità della molla (10 N/mm, 20 N/mm, 30 N/mm) per osservarne l'impatto sulle caratteristiche di apertura e chiusura.

Sotto diverse rigidità della molla, le caratteristiche di apertura e chiusura della valvola di sicurezza mostrano differenze evidenti:

Quando la rigidità della molla è bassa (10 N/mm): la risposta di apertura e chiusura della valvola è più lenta e il tempo di apertura e chiusura è prolungato, ma ha un migliore effetto di ammortizzazione sulle fluttuazioni della pressione del sistema.

Quando la rigidità della molla è alta (30 N/mm): la risposta di apertura e chiusura è rapida, ma è probabile che si verifichino sovracorrenti e vibrazioni frequenti, che influenzano la stabilità del sistema.

Rigidità media (20 N/mm): La risposta di apertura e chiusura della valvola è relativamente bilanciata, con una buona stabilità dinamica e velocità di risposta.

Si può vedere che la scelta ragionevole della rigidità della molla è la chiave per influenzare le caratteristiche dinamiche della valvola di sicurezza.

Al fine di meglio rivelare le regole dinamiche di risposta delle valvole di sicurezza a molla in diverse condizioni di lavoro, questo articolo ha stabilito un modello di simulazione transiente dell'apertura e chiusura della valvola basato sul metodo CFD (dinamica dei fluidi computazionale). Introducendo l'equazione del movimento del disco della valvola, il modello di accoppiamento fluido-struttura (FSI) e le caratteristiche non lineari del mezzo vapore, il processo di apertura e chiusura della valvola di sicurezza viene accuratamente simulato.

Il modello adotta una struttura assiale bidimensionale per semplificare la quantità di calcolo. La forza della molla è descritta dalla legge di Hooke, e l'equazione del fluido utilizza l'equazione di Navier-Stokes per simulare l'intero processo dall'apertura iniziale della valvola alla chiusura completa. Le impostazioni delle condizioni di lavoro della simulazione sono coerenti con i test effettivi per garantire la affidabilità del modello.

I risultati della simulazione mostrano che sotto diverse rigidità delle molle, la velocità di apertura e chiusura del disco della valvola mostrano significative variazioni non lineari nel tempo. Per molle con una rigidità inferiore, il disco della valvola si muove più dolcemente, mentre con una rigidità maggiore, il disco della valvola si apre rapidamente in poco tempo, ma sarà accompagnato da severe vibrazioni. Regolando il coefficiente di smorzamento, il fenomeno delle vibrazioni può essere soppresso fino a un certo punto e la stabilità dinamica del sistema può essere migliorata.

Sulla base dei test e dei risultati della simulazione sopra, questo articolo propone le seguenti strategie tecniche per migliorare le caratteristiche dinamiche delle valvole di sicurezza a molla a parametri elevati:

In base all'intervallo di pressione del sistema e alle caratteristiche dinamiche della risposta di apertura e chiusura della valvola, viene selezionata la rigidità della molla appropriata, e le caratteristiche di rigidità non lineare della molla vengono considerate nel design per tener conto della velocità di risposta dinamica e della stabilità.

Introducendo il controllo dell'ammortizzazione durante il processo di apertura e chiusura della valvola. Aggiungendo un ammortizzatore intorno al disco della valvola o adottando un design a camera d'olio ammortizzante, le vibrazioni e il sovracorsa del disco della valvola possono essere efficacemente soppressi, migliorando così la stabilità dinamica della valvola.

Utilizzando materiali in lega resistente all'usura e ottimizzando la forma del disco della valvola, le caratteristiche di contatto tra il disco della valvola e il sedile della valvola vengono migliorate, la perdita di attrito durante il processo di apertura e chiusura viene ridotta e la velocità di risposta all'apertura e chiusura viene migliorata.

Sulla base dei risultati della ricerca di questo articolo, CHNLGVF ha introdotto l'analisi delle caratteristiche dinamiche e le strategie di ottimizzazione nel design dei suoi prodotti valvole di sicurezza a alta pressione, migliorando significativamente la sicurezza e la stabilità del prodotto. I principali miglioramenti sono i seguenti:

Design modulare della rigidità della molla: Utilizzare moduli a molla con rigidità regolabile per adattarsi a diverse condizioni di lavoro.

L'integrazione dei dispositivi di controllo dell'ammortizzazione: L'introduzione dei dispositivi di controllo dell'ammortizzazione in posizioni chiave migliora le prestazioni della risposta dinamica della valvola.

Ottimizzazione dei materiali e miglioramento dei processi di produzione: utilizzare materiali ad alta resistenza all'usura e introdurre tecnologie di lavorazione di precisione per garantire l'affidabilità a lungo termine del prodotto in condizioni di alta temperatura e alta pressione.

Questo articolo utilizza una combinazione di esperimenti e simulazioni numeriche per condurre uno studio approfondito delle caratteristiche dinamiche di apertura e chiusura delle valvole di sicurezza a molla ad alta pressione, proponendo efficaci strategie di miglioramento tecnologico. I risultati della ricerca mostrano che la rigidità della molla e le caratteristiche di smorzamento sono fattori chiave che influenzano la risposta dinamica della valvola di sicurezza. La ricerca di questo articolo fornisce un importante riferimento per CHNLGVF丨中國大乾洋貿 nella ricerca e sviluppo e nella produzione di prodotti valvole di sicurezza a vapore ad alta pressione.

La ricerca futura si concentrerà ulteriormente sulle caratteristiche dinamiche delle valvole di sicurezza in diverse condizioni operative e svilupperà strategie di controllo dinamico basate sull'intelligenza artificiale per ottenere un controllo più preciso dell'apertura e della chiusura delle valvole.