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壓力調節閥機械密封改造

2019-07-20 壓力調節閥 自力式壓力調節閥

壓力調節閥机械密封改造壓力調節閥门是装在泵出口处的压力调节装置,是使泵正常工作的保护装置,阀出口、入口分别联接在泵入口、出口处。正常工作时,泵出入口压差一定,阀关闭。当泵出口管线堵塞或其他原因造成出口管路系统压力升高时,泵出口压力会超出泵的出口设计压力,导致泵出入口压差增大不能正常工作时,阀打开,使泵出口介质返回入口,降低泵出口压力,将压差控制在允许范围内,保证泵的正常工作。阀改造前工作示意图如图1所示,K面为阀工作面,靠调节A处大小调整弹簧压力,正常工作时入口侧压力与弹簧力之和等于出口压力。当入口处压力大于弹簧力和出口压力之和时K面打开,介质通过K面流入出口端,平衡两侧压差。
壓力調節閥機械密封改造

動態平衡電動調節溫控閥
一、壓力控制閥應用中存在的問題
①壓力控制閥的品種多,規格多,參數多。壓力控制閥爲適應不同工業生産過程的控制要求,例如溫度、壓力、介質特性等,有近千種不同規格、不同類型的福利在线,使壓力控制閥的選型不方便、安裝應用不方便、維護不方便、管理不方便。
②壓力控制閥的可靠性差。壓力控制閥在出廠時的特性與運行一段時間後的特性有很大差異,例如,泄漏量增加、噪聲增大、閥門複現性變差等,給長期穩定運行帶來困難。
③壓力控制閥笨重,給控制閥的運輸、安裝、.維護帶來不便。通常,控制閥重量比一般的儀表重量要重幾倍到上百倍,例如,一台DN200的控制閥重達700kg,運輸、安裝和維護都需要動用一些機械設備才能完成,給控制閥的應用帶來不便。
④壓力控制閥的流量特性與工業過程被控對象特性不匹配,造成控制系統品質變差。壓力控制閥的理想流量特性已在福利在线出廠時確定,但工業過程被控對象特性各不相同,力口上壓降比變化,使控制閥工作流量特性不能與被控對象特性匹配,並使控制系統控制品質變差。
⑤壓力控制閥噪聲過大。工業應用中,控制閥噪聲已成爲工業設備的主要噪聲源,因此,降低控制閥噪聲成爲當前重要的研究課題,並得到各國的重視。
⑥壓力控制閥是耗能設備,在能源越來越緊缺的當前,更應采用節能技術,降低控制閥的能耗,提高能源的利用率。
二、壓力調節閥機械密封改造調節閥失效原因分析
原閥因結構上的缺陷,使用周期較短,分析其失效原因主要有以下幾點,同時對閥結構進行了針對性的設計。
(1)該閥失效表現爲泵無法正常保壓,泵振動往往是閥失效的一個原因。經現場觀察,泵運行時泵體如振動較大,若振動頻率與彈性元件的固有頻率接近,則閥會出現磨損式疲勞損傷,導致端面失效。
(2)原閥端面爲楔型端面,雖工作過程兩端面接觸較好,但端面無法研磨(無合適研磨器具進行研磨)經分析,該裝置爲靜止兩端面接觸,工作時兩端面並無相對運動,只需端面貼和好,保證平面度,就可以正常工作。故可將楔型端面改爲可研磨的平端面。
(3)經分析爲端面處失效,拆開後發現端面有傷痕,是泵內雜質在端面處壓傷端面。因原閥爲整體閥,端面與閥體鑄造在一起,無法進行部分更換,只好整體更換。維修成本太高,加工周期長,急需改造。
三、壓力調節閥機械密封改造阀的针对性改造
(1)將原楔型端面改爲平端面,兩端面間接觸面積盡量減小,使雜質壓在端面間的機會減小,萬一雜質夾到端面間壓傷端面,可將端面卸下在一般密封研磨台上進行研磨,零件可修複再利用。
(2)原閥體爲整體閥,閥內端面在閥中部靠後,維修極不方便,現改爲閥體兩分式,將閥體端面夾在兩部分閥體中間,靠兩個密封圈與閥體連接,既保證了端面的防抽空,又使端面有一定的浮動性,可以更好的同另一端面配合,最可取的一點是閥體密封端面可拆卸,可維修,可更換。
(3)原閥體爲鑄造件,爲大批量生産的化生産方案,而小批量生産,鑄造成本非常高,爲降低成本,將原鑄造件改爲焊接件,降低成本。
四、壓力調節閥機械密封改造阀设计步骤及参数选择
1.設計依據
(1)工況條件以公稱直徑爲DN50mm的調節閥爲例,額定調壓範圍0.2~0.8MPa,溫度:40℃。
(2)原閥的設計理論。
(3)力平衡原理。
(4)改造閥的可維修性。
(5)原閥的結構。
2.設計程序
(1)根據該閥的工作原理及安裝方式,新改造的閥外形及工作原理同以前相似。
(2)根據介質的性質,合理選用閥體材質,選用該材質完全能滿足該閥的使用要求。
(3)調壓範圍的確定
原調壓範圍定爲0.2~0.8MPa,爲使整個閥體安裝過程中彈簧力不影響安裝,即彈簧自由狀態小于彈簧座與動環之間最大距離,設計時將範圍底限0.2MPa降至0,這樣並不影響整個閥的工作,而且組裝閥時也比較省力。
(4)基本結構的確定
閥內存在兩個端面,閥本身有出口和入口接在泵上,閥本身使端面貼合的力由彈簧提供,彈簧力的調節由調整螺栓調節。
以將該閥設計爲可拆卸更換端面式爲設計思路,將原整體閥改爲兩部分,用螺栓聯接在一起,以定位銷定位,保證出入口兩法蘭平面度,閥兩部分結合處安裝閥內端面,端面與閥體間安裝密封圈(材質聚四氟乙烯),既可防止入口壓力高將端面壓出,又增加了端面的浮動性,使閥工作時兩端面間爲柔性接觸,密封更可靠。
運動端面靠導向柱導向,導向柱和動環之間用螺紋聯接,維修時將導向柱卸下,可以直接研磨端面進行修複。導向柱螺紋尖端做成尖角,旋緊後以尖角鎖緊,防止泵振動過程中將導向柱振松。
(5)端面位置的確定
因本閥出入口位置已確定,法蘭位置一定要在兩口之間,才能保證端面在兩口之間,爲使螺栓聯接方便,盡量把法蘭設在兩口中間,同時爲了使彈簧有更大的使用空間,盡量把端面靠近入口。
3.主要結構的幾何尺寸確定及技術要求
(1)端面寬度
爲使兩端面間接觸面積盡量減小,使雜質壓在端面間的機會減小,又讓端面受壓強不至于太高,端面寬度取b=3mm。
(2)端面尺寸
確定根據原閥體外形尺寸大小,新設計閥體不能大于原閥體,否則安裝時可能和泵外接管線幹涉,去掉閥體壁厚及法蘭空間,端面尺寸基本確定在φ58.5mm以內。爲減少介質在端面附近沈積,端面附近設計成大倒角尺寸以減少介質沈積,初步確定尺寸爲φ36mm×φ30mm。
(3)確定閥調壓範圍內壓力調節範圍
端面受壓面積:
式中S--端面面積,單位爲mm2;
R--端面半徑,單位爲mm。
最大彈簧力(閥受壓0.8MPa時端面應受閉合力):
F1=pS=0.8×1017=813.5N
式中F1---最大彈簧力,單位爲N;
p---閥體最大壓力,單位爲MPa。
即該閥正常工作時額定壓力調整範圍爲0~813.5N。
(4)設計彈簧
長度:總長應小于或等于閥內彈簧空間才能使安裝時螺釘聯接省力,經計算,L≤108mm。
最大工作長度:f應小于閥帽內空間(去除兩端螺釘頭和螺母),經計算,f≤33mm。
外徑:整根彈簧應能裝在閥體內,所以φ外<φ58.5,暫時設定中徑D2=45mm
①選取材料和許用應力
屬一類彈簧,材料選用0Cr17Ni14Mo2,由《機械設計手冊》表30.2-4查得τp=324MPa。
②求彈簧鋼絲直徑
按《機械設計手冊》彈簧設計用公式(30.2-6)
查《機械設計手冊》彈簧設計用圖30.2-4得C=7.4;
③求有效圈數
按《機械設計手冊》彈簧設計用公式30.2-5
按《機械設計手冊》彈簧設計用公式30.2-5
④計算其余尺寸參數
總圈數n1=n+1.5=6
最大工作載荷下的變形量
壓並載荷及壓並變形量根據彈簧工作區應在全變形量20%~80%的條件,取f1=0.8fb,則
表明f1滿足工作區的條件。
壓並高度Hb=(n1-0.5)d=(6-0.5)×6=33mm
自由高度H0=Hb+fb=33+33=66mm
節距螺旋角γ=5.13°,滿足5°~9°的要求,彈簧設計完成。
4.主要參數
本閥主要工作原理是當出入口介質壓差與彈簧壓力之合力波動時,由彈簧控制端面間力大小,所以只要控制彈簧力合適,就可使閥正常工作。即只要控制A尺寸大小(見圖2)就可控制整個閥的工作。
根據公式p=FS=Δlks得
由此計算各壓力範圍時A尺寸大小,如圖3:
按照此圖可直接使用本閥。
五、壓力調節閥機械密封改造改造后的效果

氣動調節閥正作用和反作
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氣動調節閥波動原因分析
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電動調節閥的選型建議考
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