La mejora de la válvula de bola de trunnion de sellado duro para la industria química del carbón (Parte 1)

Abstracto
La optimización y mejora en el diseño de la estructura parcial del sello duro Válvula de bola de muñón Para la industria química del carbón se presenta, involucrando la estructura de sellado estático del asiento de la válvula y el cuerpo de la válvula, la estructura de conexión del vástago de la válvula y la esfera, la estructura fija del pivote de la esfera y las estructuras de soporte superior e inferior. La mejora mejora mejora el rendimiento y la vida útil de la válvula.

Como una de las principales fuentes de energía fósil de China, el carbón tiene una estructura industrial integral y diversa derivada de él. La industria química del carbón ha hecho grandes contribuciones al desarrollo sostenible y las necesidades estratégicas de la economía nacional de China todo el tiempo.

Después de años de desarrollo en la industria química del carbón, el valor de producción de la capacidad de producción ha alcanzado una cierta escala. La industria química tradicional del carbón ya no se expandirá, y básicamente se ha formado el patrón industrial de la nueva industria química del carbón. En la actualidad, la industria química del carbón de China se encuentra en una recesión de exceso de oferta y exceso de capacidad debido a la disminución continua del precio del petróleo crudo internacional, la creciente conciencia nacional sobre la conservación de la energía, la reducción de las emisiones y la protección del medio ambiente, y la desaceleración del crecimiento económico. En este contexto, se requieren mayores requisitos para el funcionamiento confiable de las plantas químicas de carbón, y se requieren más actualizaciones tecnológicas, invenciones e innovaciones de nuevas tecnologías y nuevos productos sobre la base de la escala original para mejorar la alta calidad y el uso eficiente del carbón, mejorar la eficiencia económica y la competitividad de los productos de la industria química del carbón en general y evitar la construcción redundante sin tecnología.

Como dispositivo indispensable en las plantas químicas de carbón, se deben proponer requisitos técnicos más altos y capacidades de desarrollo independiente para una válvula de bola. Podemos aprender de la tecnología avanzada extranjera y luego profundizarla y optimizarla. Llevar a cabo la innovación tecnológica. Desarrollar nuevos productos y reducir los costos de diseño y fabricación de válvulas; controlar estrictamente la calidad de la válvula; aumentar el valor agregado de la válvula y reemplazar gradualmente las válvulas importadas, dándose cuenta de que las válvulas se fabrican en China.

1.Análisis y mejoras estructurales
1.1 La estructura de sellado del asiento de la válvula.
La estructura del par de sellado duro de la válvula de bola se muestra en la Figura 1. Una estructura de asiento de válvula doble tiene funciones de bloqueo y purga dobles, es decir, una función DBB. También tiene un diseño de autoalivio y autolimpieza. El asiento de la válvula y la esfera están emparejados y molidos, y el sellado en forma de correa puede lograr el propósito de fugas cero. Hay varios recubrimientos de superficie disponibles, compensación dinámica, equilibrio de diferencia de presión y funciones de fallas antibloqueo diseñadas para resortes. Una estructura a prueba de escoria está diseñada para el asiento de la válvula, que puede evitar eficazmente que el polvo de carbón o la escoria de carbón entren en la cavidad de sellado del asiento de la válvula desde la cavidad de la válvula y el canal de flujo.

1. Cuerpos de válvulas 2. Anillos de compresión cóncavos 3. Anillos de grafito a prueba de polvo 4. Anillos de compresión convexos 5. Resortes de disco 6. Anillos de compresión 7. Anillos de grafito 8. Asientos de válvulas 9. Esferas

Figura 1 La estructura de sellado del asiento de la válvula

En comparación con con la estructura combinada del asiento de la válvula de las válvulas de bola ordinarias, el diseño estructural de este asiento de la válvula combina las condiciones especiales de trabajo de la industria química del carbón y se lleva a cabo un diseño de optimización dirigido. Se adopta el asiento de la válvula integral, y el anillo de grafito, el anillo de compresión, el resorte de disco, el anillo de compresión convexo, el anillo de grafito a prueba de polvo y el anillo de compresión cóncavo están ocultos dentro del asiento de la válvula. Su ventaja es que no solo asegura la función original del asiento de la válvula, sino que también reduce la fuga del medio cuando pasó a través de la superficie de sellado estático, evitando el roce de otras partes por el medio de partículas y simplificando la estructura a prueba de polvo de la cavidad del resorte. Mientras tanto, la estructura de sellado general es más estable. El canal del asiento de la válvula adopta un diseño aerodinámico, que reduce la resistencia de los fluidos, elimina los callejones sin salida estructurales y reduce la acumulación y la escala de los medios. Es especialmente adecuado para medios fluidos bifásicos mixtos con partículas duras.

La fuerza de preapriete del asiento de la válvula es proporcionada por un resorte de disco. No importa cómo cambien la temperatura y la presión, siempre da un empuje al asiento de la válvula, lo que no solo puede garantizar el rendimiento de sellado de la válvula en condiciones de baja presión, sino también reparar el desgaste de la superficie de sellado, asegurándose de que la fuga del asiento de la válvula cumpla con los requisitos. El número de resortes de disco de cavidades de resorte se puede diseñar de manera flexible de acuerdo con las condiciones de trabajo de la válvula: ① Se pueden utilizar solos. ② Se pueden superponer. La fuerza de apriete del resorte no cambia, pero puede proporcionar una mayor deformación del resorte para compensar el desgaste de la superficie de sellado debido a errores de mecanizado y funcionamiento a largo plazo a altas temperaturas y alta presión, asegurando que la esfera y la superficie de sellado siempre coincidan. Se adopta la superposición y la deformación del resorte no cambia, lo que puede proporcionar una mayor fuerza de apriete del resorte y compensar las deficiencias de una fuerza de apriete previa insuficiente del resorte después de un uso prolongado. La estructura combinada de la cavidad del resorte se muestra en la Figura 2.


Figura 2 La estructura combinada de la cavidad del resorte

Un anillo de grafito moldeado hecho de grafito flexible se proporciona en el asiento de la válvula. La estructura del anillo de grafito es un sello estático, que tiene una gran área de contacto con el cuerpo de la válvula. Los problemas de fricción y desgaste son más prominentes en un entorno de alta presión. A través del análisis del anillo de grafito y el análisis mecánico de la compresión por el asiento de la válvula y el resorte del disco, use las teorías relevantes de la mecánica elástica para establecer el modelo de cálculo de la distribución de fuerza y la distribución de deformación del anillo de grafito, y obtenga una conclusión de distribución razonable de presión axial y presión radial de la superficie de contacto cónica y su uniformidad aumentando con el aumento de ángulos de cono. Por lo tanto, el anillo de grafito está diseñado con dos ángulos diferentes de ángulo de superficie cónica I y ángulo II. Este diseño puede cumplir con el aumento progresivo de la distribución de presión axial y radial del anillo de grafito. Cuanto más cerca está del punto de sellado, mayor es la presión específica. Una diferencia de 1 ° a 2 ° en el ángulo del asiento de la válvula mejora la función de compensación automática del sello radial del anillo de grafito. La estructura del anillo de grafito del asiento de la válvula se muestra en la Figura 3.

1. Resortes de disco 2. Cuerpos de válvulas 3. Anillos de compresión 4. Anillos de grafito 5. Asientos de válvulas
Figura 3 La estructura del anillo de grafito del asiento de la válvula

 
La estructura cónica también reduce la fuerza máxima de presión necesaria para el anillo de grafito y el desgaste del anillo de grafito, y prolonga la vida útil. Al mismo tiempo, es más fácil de instalar y reemplazar debido a la estructura cónica.

Para evitar que las partículas sólidas entren en el área de sellado trasero del asiento de la válvula y afecten el rendimiento de sellado de la válvula, además de adoptar el diseño de la estructura raspadora del asiento de la válvula y rayar la superficie de sellado de la esfera en el proceso de apertura o cierre, también se adopta el diseño del asiento de la válvula antipartículas. La parte trasera del asiento está sellada con un anillo de grafito a prueba de polvo de doble capa con una estructura de anillo de compresión cóncava y convexa, que evita que el medio de partículas se escale y se bloquee después de entrar en la cavidad del resorte bajo la fuerza de apriete del resorte, provocando que el resorte falle. La unión entre el anillo de grafito a prueba de polvo y el anillo de compresión cóncavo está diseñada como una superficie cónica con un cierto ángulo, que puede realizar la función de autosellado. Mientras aumenta el área de contacto de sellado, también se somete al empuje del resorte del disco para formar una fuerza de extrusión oblicua. Cuanto mayor sea la presión, mejor será el efecto de autosellado. La estructura a prueba de polvo del asiento de la válvula se muestra en la Figura 4.

1. Anillos de compresión cóncavos 2. Anillos de grafito a prueba de polvo 3. Anillos de compresión convexos

 Figura 4 La estructura a prueba de polvo del asiento de la válvula