2.1.2محاكاة الحركة ثلاثية الأبعاد
من أجل التحقق من موثوقية التصميم وحساب المسافة اللامتراكزة للكرة وزاوية ميل مقعد الصمام ، تم استخدام برنامج SolidWorks لمحاكاة عملية تجميع الكرة. تم إصلاح مقعد الصمام ، وجعل الكرة تتحرك عموديًا لأعلى ولأسفل. كما هو مبين في الشكل 7 ، في عملية محاكاة تركيب الكرة ، حتى لو استوفت أبعاد الكرة ومقعد الصمام متطلبات الصيغة (4) ، لم يكن التفكيك والتجميع سلسًا ، وحدث التداخل. حدث التداخل في الجزء العلوي من الكرة ومقعد الصمام ، ويمكن رؤية تغيير التداخل في عملية تثبيت الكرة من الشكل 8. ويمكن رؤية الحد الأقصى لحجم التداخل عند أكبر قطر على المستوى الأفقي للكرة. حدث التداخل لأنه تم تحليل التنسيق بين النقاط على مستوى تناظر عمودي يمر عبر مركز مقعد الصمام فقط في عملية التصميم. لقد كان مجرد تحليل ثنائي الأبعاد ، ولم يتم النظر في العلاقة بين الكرة ومقعد الصمام.
في عملية التصميم ، من أجل ضمان تأثير الختم للصمام الكروي ، كان لعنصر تخزين الطاقة المرنة قدر معين من الضغط. لذلك ، طالما أن حجم التداخل لا يتجاوز حد الضغط لعنصر تخزين الطاقة المرنة ، فيمكن تفكيكه وتجميعه نظريًا دون التسبب في تأثير كبير. من أجل تقليل مقاومة الكرة في عملية التفكيك والتجميع ، يجب أن يكون لعنصر تخزين الطاقة المرنة المطلوب تحديده ضغط كافٍ ، والذي يجب أن يكون على الأقل أكبر من حجم التداخل. علاوة على ذلك ، فإن قوة الشد المسبق المتولدة بعد الضغط يمكن أن تلبي متطلبات الختم ، ويجب ألا تكون كبيرة جدًا حتى لا تزيد من عزم فتح وإغلاق الصمام الكروي.
لذلك ، يمكن أن يولد زنبرك القرص قوة شد كبيرة مسبقًا بكمية صغيرة من الضغط ، وهو ما لم يكن قابلاً للتطبيق هنا. يمكن اختيار عدة مجموعات من الينابيع كعناصر تخزين الطاقة المرنة المطلوبة ، والتي لا تحتوي على ضغط كافٍ فحسب ، بل يمكنها أيضًا إنتاج قوة الشد المسبق المطلوبة.
الشكل 7 المحاكاة للتجميع
الشكل 8 بيانات التداخل
3.تصميم الختم الأوسط
تستخدم الأختام الوسطى بشكل عام حشيات الجرح المعدنية. تستخدم حشيات الجرح المعدنية على نطاق واسع في مجال صمامات درجات الحرارة المنخفضة للغاية. يتم تصنيعها عن طريق اللف البديل للمعدن والحشوات المختلفة ، والتي يمكنها تحمل درجات الحرارة المنخفضة للغاية والضغط العالي والبيئات الأخرى. من خلال تغيير تركيبة المواد في الحشية ، يمكن حل تآكل الحشية الناتج عن الوسائط. تُستخدم حشيات الجرح المعدنية المصنوعة من الجرافيت بشكل عام في صمامات درجات الحرارة المنخفضة للغاية للغاز الطبيعي المسال. يصعب اختراق الغاز والسائل الجرافيت ، مما يجعل استخدام الجرافيت أكثر. عندما لا يكون الضغط المتوسط عالياً ، يمكن استخدام هيكل الختم الموضح في الشكل 9 (أ) و (ب). الهيكل بسيط وطريقة المعالجة مريحة. عندما يكون الضغط مرتفعًا ، يمكن استخدام هيكل الختم الموضح في الشكل 9 (ج) و (د) ، ويمكن أن يؤدي استخدام حشية الحلقة المثمنة أو ختم سطح اللسان والأخدود إلى الضغط على الحشية بشكل موحد. ومع ذلك ، فإن المعالجة معقدة.
عندما لا يحتوي الوسيط على ضغط مرتفع ، ويكون غير سام وغير قابل للاشتعال ، يمكن تلبية المتطلبات بحشية لف واحدة فقط. عندما يكون الوسط به ضغط مرتفع ، وغير سام وغير قابل للاشتعال ، إذا فشل الختم بسبب إحكام واحد فقط وحادث ، فمن السهل أن يسبب خطرًا. لذلك ، في هذه الحالة ، يتم اعتماد ختمين بشكل عام ، ويتم اعتماد ختم شفة للختم الآخر. إن إحكام ختم الشفة هو جعل الشفة مشوهة بضغط الوسيط ، ويتم ربط الشفة بإحكام بسطح الختم لتحقيق تأثير الختم. كلما زاد ضغط الوسط ، زادت إحكام الشفة وسطح الختم وأصبح تأثير الختم أفضل. يوجد زنبرك معدني في سدادة الشفة ، والذي يمكن أن يوفر قوة إحكام أولية ، ويلبي متطلبات الضغط المحدد للإغلاق الأولي ويعوض فقدان التآكل. في صناعة الغاز الطبيعي المسال ، فإن استخدام اثنين من الأختام في منتصف صمام درجة الحرارة المنخفضة للغاية أكثر أمانًا وموثوقية.
الشكل 9 هيكل الختم للقناة الوسطى
4.هيكل الختم للساق
في صمامات درجة الحرارة المنخفضة للغاية ، تكون حشوة إحكام السيقان بشكل عام PTFE أو الجرافيت. ومع ذلك ، يحتوي PTFE على معامل توسع كبير وتدفق بارد بارد. نادرًا ما يتم استخدامه في صمامات درجات الحرارة المنخفضة جدًا. يصعب اختراق الغاز والسائل الجرافيت ويستخدم على نطاق واسع في مجال درجات الحرارة المنخفضة للغاية.
في صناعة الغاز الطبيعي المسال ، يتم استخدام هيكلين مانع للتسرب أيضًا للاستخدام الآمن ، ويتم توفير ختم شفة قبل ختم التعبئة لتحسين أداء الختم. يمكن نيتريد موضع المطابقة لجذع الصمام والتعبئة لتحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل لساق الصمام ، ولزيادة عمر الخدمة.
الشكل 10 هيكل الختم للساق
5.استنتاج
من أجل تلبية احتياجات التطور السريع لصناعة الغاز الطبيعي المسال ، يجب تحسين هيكل الصمامات ذات درجة الحرارة المنخفضة للغاية بشكل مستمر لتوفير الراحة لتطوير الصناعة.
بالمقارنة مع بعض المشتركينصمامات الكرة العائمة، لا يمكن لهيكل هذا النوع الجديد من الصمامات الكروية العائمة بدرجة حرارة منخفضة جدًا تحقيق تأثير الختم بشكل موثوق فحسب ، بل يمكن أيضًا تفكيكه وتجميعه بسهولة بدون أدوات ، وهو أمر مناسب للصيانة عبر الإنترنت. علاوة على ذلك ، فهي تحتوي على أجزاء بسيطة ومعالجة سهلة.
تكمن صعوبة هذا النوع الجديد من الصمامات الكروية العائمة ذات درجة الحرارة المنخفضة للغاية في تصميم المسافة اللامتراكزة للكرة وزاوية ميل مقعد الصمام. يجب حسابها وفقًا لصيغة معينة ، ودمجها مع متطلبات قوة الختم الأولية قبل تحديدها ؛ يمكن استخدام برنامج SolidWorks لإجراء محاكاة التجميع والتحقق من موثوقيتها.
توجد خيارات مختلفة لإحكام إغلاق القناة الوسطى وساق الصمام وفقًا للخصائص الكيميائية وضغط الوسط. في نقل الغاز الطبيعي المسال ، تستخدم القناة الوسطى عموماً سدادين ؛ أحدهما عبارة عن ختم شفة ، والآخر عبارة عن حشية جرح معدنية. يعتمد ختم ساق الصمام أيضًا على هيكلين مانع للتسرب. واحد هو ختم الشفاه ، والآخر هو تغليف الجرافيت.
من أجل التحقق من موثوقية التصميم وحساب المسافة اللامتراكزة للكرة وزاوية ميل مقعد الصمام ، تم استخدام برنامج SolidWorks لمحاكاة عملية تجميع الكرة. تم إصلاح مقعد الصمام ، وجعل الكرة تتحرك عموديًا لأعلى ولأسفل. كما هو مبين في الشكل 7 ، في عملية محاكاة تركيب الكرة ، حتى لو استوفت أبعاد الكرة ومقعد الصمام متطلبات الصيغة (4) ، لم يكن التفكيك والتجميع سلسًا ، وحدث التداخل. حدث التداخل في الجزء العلوي من الكرة ومقعد الصمام ، ويمكن رؤية تغيير التداخل في عملية تثبيت الكرة من الشكل 8. ويمكن رؤية الحد الأقصى لحجم التداخل عند أكبر قطر على المستوى الأفقي للكرة. حدث التداخل لأنه تم تحليل التنسيق بين النقاط على مستوى تناظر عمودي يمر عبر مركز مقعد الصمام فقط في عملية التصميم. لقد كان مجرد تحليل ثنائي الأبعاد ، ولم يتم النظر في العلاقة بين الكرة ومقعد الصمام.
في عملية التصميم ، من أجل ضمان تأثير الختم للصمام الكروي ، كان لعنصر تخزين الطاقة المرنة قدر معين من الضغط. لذلك ، طالما أن حجم التداخل لا يتجاوز حد الضغط لعنصر تخزين الطاقة المرنة ، فيمكن تفكيكه وتجميعه نظريًا دون التسبب في تأثير كبير. من أجل تقليل مقاومة الكرة في عملية التفكيك والتجميع ، يجب أن يكون لعنصر تخزين الطاقة المرنة المطلوب تحديده ضغط كافٍ ، والذي يجب أن يكون على الأقل أكبر من حجم التداخل. علاوة على ذلك ، فإن قوة الشد المسبق المتولدة بعد الضغط يمكن أن تلبي متطلبات الختم ، ويجب ألا تكون كبيرة جدًا حتى لا تزيد من عزم فتح وإغلاق الصمام الكروي.
لذلك ، يمكن أن يولد زنبرك القرص قوة شد كبيرة مسبقًا بكمية صغيرة من الضغط ، وهو ما لم يكن قابلاً للتطبيق هنا. يمكن اختيار عدة مجموعات من الينابيع كعناصر تخزين الطاقة المرنة المطلوبة ، والتي لا تحتوي على ضغط كافٍ فحسب ، بل يمكنها أيضًا إنتاج قوة الشد المسبق المطلوبة.
الشكل 7 المحاكاة للتجميع
الشكل 8 بيانات التداخل
3.تصميم الختم الأوسط
تستخدم الأختام الوسطى بشكل عام حشيات الجرح المعدنية. تستخدم حشيات الجرح المعدنية على نطاق واسع في مجال صمامات درجات الحرارة المنخفضة للغاية. يتم تصنيعها عن طريق اللف البديل للمعدن والحشوات المختلفة ، والتي يمكنها تحمل درجات الحرارة المنخفضة للغاية والضغط العالي والبيئات الأخرى. من خلال تغيير تركيبة المواد في الحشية ، يمكن حل تآكل الحشية الناتج عن الوسائط. تُستخدم حشيات الجرح المعدنية المصنوعة من الجرافيت بشكل عام في صمامات درجات الحرارة المنخفضة للغاية للغاز الطبيعي المسال. يصعب اختراق الغاز والسائل الجرافيت ، مما يجعل استخدام الجرافيت أكثر. عندما لا يكون الضغط المتوسط عالياً ، يمكن استخدام هيكل الختم الموضح في الشكل 9 (أ) و (ب). الهيكل بسيط وطريقة المعالجة مريحة. عندما يكون الضغط مرتفعًا ، يمكن استخدام هيكل الختم الموضح في الشكل 9 (ج) و (د) ، ويمكن أن يؤدي استخدام حشية الحلقة المثمنة أو ختم سطح اللسان والأخدود إلى الضغط على الحشية بشكل موحد. ومع ذلك ، فإن المعالجة معقدة.
عندما لا يحتوي الوسيط على ضغط مرتفع ، ويكون غير سام وغير قابل للاشتعال ، يمكن تلبية المتطلبات بحشية لف واحدة فقط. عندما يكون الوسط به ضغط مرتفع ، وغير سام وغير قابل للاشتعال ، إذا فشل الختم بسبب إحكام واحد فقط وحادث ، فمن السهل أن يسبب خطرًا. لذلك ، في هذه الحالة ، يتم اعتماد ختمين بشكل عام ، ويتم اعتماد ختم شفة للختم الآخر. إن إحكام ختم الشفة هو جعل الشفة مشوهة بضغط الوسيط ، ويتم ربط الشفة بإحكام بسطح الختم لتحقيق تأثير الختم. كلما زاد ضغط الوسط ، زادت إحكام الشفة وسطح الختم وأصبح تأثير الختم أفضل. يوجد زنبرك معدني في سدادة الشفة ، والذي يمكن أن يوفر قوة إحكام أولية ، ويلبي متطلبات الضغط المحدد للإغلاق الأولي ويعوض فقدان التآكل. في صناعة الغاز الطبيعي المسال ، فإن استخدام اثنين من الأختام في منتصف صمام درجة الحرارة المنخفضة للغاية أكثر أمانًا وموثوقية.
الشكل 9 هيكل الختم للقناة الوسطى
4.هيكل الختم للساق
في صمامات درجة الحرارة المنخفضة للغاية ، تكون حشوة إحكام السيقان بشكل عام PTFE أو الجرافيت. ومع ذلك ، يحتوي PTFE على معامل توسع كبير وتدفق بارد بارد. نادرًا ما يتم استخدامه في صمامات درجات الحرارة المنخفضة جدًا. يصعب اختراق الغاز والسائل الجرافيت ويستخدم على نطاق واسع في مجال درجات الحرارة المنخفضة للغاية.
في صناعة الغاز الطبيعي المسال ، يتم استخدام هيكلين مانع للتسرب أيضًا للاستخدام الآمن ، ويتم توفير ختم شفة قبل ختم التعبئة لتحسين أداء الختم. يمكن نيتريد موضع المطابقة لجذع الصمام والتعبئة لتحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل لساق الصمام ، ولزيادة عمر الخدمة.
الشكل 10 هيكل الختم للساق
5.استنتاج
من أجل تلبية احتياجات التطور السريع لصناعة الغاز الطبيعي المسال ، يجب تحسين هيكل الصمامات ذات درجة الحرارة المنخفضة للغاية بشكل مستمر لتوفير الراحة لتطوير الصناعة.
بالمقارنة مع بعض المشتركينصمامات الكرة العائمة، لا يمكن لهيكل هذا النوع الجديد من الصمامات الكروية العائمة بدرجة حرارة منخفضة جدًا تحقيق تأثير الختم بشكل موثوق فحسب ، بل يمكن أيضًا تفكيكه وتجميعه بسهولة بدون أدوات ، وهو أمر مناسب للصيانة عبر الإنترنت. علاوة على ذلك ، فهي تحتوي على أجزاء بسيطة ومعالجة سهلة.
تكمن صعوبة هذا النوع الجديد من الصمامات الكروية العائمة ذات درجة الحرارة المنخفضة للغاية في تصميم المسافة اللامتراكزة للكرة وزاوية ميل مقعد الصمام. يجب حسابها وفقًا لصيغة معينة ، ودمجها مع متطلبات قوة الختم الأولية قبل تحديدها ؛ يمكن استخدام برنامج SolidWorks لإجراء محاكاة التجميع والتحقق من موثوقيتها.
توجد خيارات مختلفة لإحكام إغلاق القناة الوسطى وساق الصمام وفقًا للخصائص الكيميائية وضغط الوسط. في نقل الغاز الطبيعي المسال ، تستخدم القناة الوسطى عموماً سدادين ؛ أحدهما عبارة عن ختم شفة ، والآخر عبارة عن حشية جرح معدنية. يعتمد ختم ساق الصمام أيضًا على هيكلين مانع للتسرب. واحد هو ختم الشفاه ، والآخر هو تغليف الجرافيت.
التالي: تآكل ومقاييس مختلفة للصمامات
سابق: فشل الصمام وتحليل أسبابه (الجزء الثاني)
English
Español (España)
العربية