فشل الصمام وتحليل أسبابه (الجزء الثاني)

(2)تشققات في جسم الصمام نتيجة عوامل بيئية خارجية
ستؤدي البيئة الخارجية مثل درجة الحرارة المنخفضة ودرجة الحرارة المرتفعة والضغط المرتفع إلى تعرض جسم الصمام للزحف والتعب والصدمة ، مما يؤدي إلى كسر جسم الصمام. تشير بعض الأدبيات إلى أن سبب كسر جسم صمام الأنبوب الصاعد لفرن الكوك هو بشكل أساسي التآكل المركب طويل المدى لدرجات الحرارة المرتفعة وظروف العمل الأخرى ، مما يؤدي إلى التشوه والثقوب والاختناقات وغيرها. لقد وجد أن جسم صمام الفحص لمخرج نهاية مضخة رفع المياه الموحلة قد تعرض للتصدع بسبب تأثيرات المطرقة المائية الأمامية والخلفية المتكررة من سائل يحتوي على كمية كبيرة من الرواسب وقطرة 30 مترًا. تضررت قوة صمام الفحص بشكل كبير ، مما يقلل من عمر خدمة جسم الصمام.
 
(3)قوة غير متساوية على الصمام بسبب الاهتزاز القوي أو الرنين أو التركيب العنيف
أثناء الاستخدام ، يتأثر جسم الصمام الذي يتشقق بسبب الاهتزاز وعوامل أخرى بالوسيط ، مما يؤدي إلى إطالة الشقوق ويؤدي في النهاية إلى تلف جسم الصمام. تم التحقق من تأثير الاهتزاز والضوضاء على صمام عزل البخار الرئيسي لمحطات الطاقة النووية ، ووجد أن المخفض تسبب في زيادة معدل تدفق البخار عن 40 إلى 60 م / ث ، ليصل إلى 87 م / ث ، مما أدى إلى ضوضاء صوتية ، وتشكيل تجويف رنين صوتي ، وإحداث تلف ناتج عن إجهاد الصمام (الشكل 4). وفي الوقت نفسه ، أدى التجويف أيضًا إلى تسريع معدل تلف الصمام. سيؤدي اهتزاز كلال الدورة العالية واهتزاز إجهاد الدورة المنخفضة إلى تقصير عمر خدمة الصمام ، والتسبب في أضرار معينة لنظام توليد الطاقة ، وخطوط الأنابيب ، والأدوات.
 


3.التشويش
(1) كان سبب التشوه والانحناء هو اختيار المادة وتراكب الضغط ، أو أن الصمام كان عالقًا لأسباب مادية مثل التعبئة الزائدة أو الضيقة للغاية. عندما تم إجراء اختبار عمر التعب للصمام ، تحدث حالات الفشل عدة مرات. بعد تفكيك الصمام ، كانت الأسباب الرئيسية هي أن مادة الجذع لم تكن قوية بدرجة كافية وأن الخيط قد تعرض لأضرار بالغة ؛ تم الاستيلاء على الجذع والجوز ؛ لم يستوفِ التشطيب السطحي للأجزاء المتطلبات ؛ يحدث لحام ذوبان زوج البرغي بسبب الإجهاد الحراري ، ولا يمكن إجراء اختبار عمر التعب للصمام بشكل طبيعي. وجد أن ضغط فتح وإغلاق الصمام في حالة التعطل أعلى منه في الحالة الطبيعية بعد مقارنة صمام البوابة الهيدروليكي في الحالة العادية وحالة التعطل. تظهر المنحنيات المميزة لفتح وإغلاق الصمام في الشكل 5 والشكل 6. بعد تفكيك الصمام وتجميعه ، علمنا أن خطأ المسافة الكبير بين ألواح الصمام سيؤدي أيضًا إلى انحشار الصمام. يتم عرض بيانات التفكيك والتفتيش في الجدول 3.
 
 
الشكل 5 المنحنيات المميزة لصمام الفتح والغلق في حالة التشويش


الشكل 6 المنحنيات المميزة لصمام الفتح والإغلاق في الحالة الطبيعية
                                                    
الجدول 3 مقارنة بيانات التفكيك والتفتيش مم

 
(2) The valve is stuck due to pollution or chemical corrosion caused by the working environment. The liquid oxygen regulating valve in the main engine of the space shuttle was stuck due to the corrosion of the valve stem. It is found that due to replacement and lack of new oil film on the surface of the distributor slide valve, the remaining oil film was deteriorated and glued under the action of hot air in the transmission box for a long time, causing the valve stem to rust and the valve to jam.
 
4. Vibration and noise of valves 
In the actual production process, vibration and noise of valves are usually accompanied by each other. Medium vibration, unstable flow, and vortex caused by reduced diameter will cause vibration of valves, reduce control performance, affect the service life, and even cause leakage and other accidents of valves. The main causes of the vibration and noise of valves are as follows:
 
(1) Mechanical vibration
The unreasonable number and spacing of process pipelines, elbows and valves will cause vibration and pressure pulsation in the pipeline (Figure 7). The resonance of the external environment and the medium fluid will also cause the valve to vibrate. The reason for the mechanical vibration of the valve also includes the vibration of the valve disc. When the medium flows through the valve disc, the pressure difference before and after the inflow was greatly increased, causing the valve disc to vibrate, thereby causing the valve to vibrate. When the research was conducted for the vibration of the pipeline, it is found that the fluid pulsation is the main cause of the pipeline's vibration. Another research was performed for dynamics of cantilever pipes at different flow rates and it is found that when the medium velocity exceeds the critical velocity, the pipe would periodically vibrate and the valve would also vibrate.
 
(2) Cavitation vibration
Cavitation vibration mainly occurs when the medium is liquid (Figure 8). When the fluid flow rate increases. The pressure decreases and is lower than the saturated vapor pressure, the liquid will generate bubbles. When the saturated vapor pressure is restored, the bubbles will burst. As the bubbles repeatedly generate and burst, the valve will vibrate. The vibration of the boiler reheater regulating valve was mainly caused by severe cavitation caused by the deviation of the valve design after theoretical analysis and diagnostic experiments.
 
(3) Fluid dynamics vibration
Large medium flow, unstable flow, reduced diameters and other reasons can cause vortex to occur. The occurrence probability is random. The calculation method for the complicated vortex is complicated. The energy is uncertain. Resonance will occur when the fluid frequency is the same as the valve frequency. The calculation of the vortex frequency is very complicated, but subjectively, the vortex will fall  at specific frequency. When the falling frequency is consistent with the natural frequency of the valve, it will cause resonance and noise. FLUENT combined with three-dimensional modeling and finite element method to simulate and analyze the flow passage of the main steam isolation valve. According to time-averaged flow field calculation and large eddy simulation, the flow characteristics of the three-dimensional turbulence field were studied and the flow field inducement of vibration and noise was found.

 
Figure 7 The vibration caused by the pressure pulsation


Figure 8 The vibration caused by the cavitation
 
From the perspective of the main failure modes of valve bodies such as breaking, jamming, vibration and noise, most of them are caused by vibration, except for design and material factors. Regarding vibration of valves, although a large number of studies have been carried out at home and abroad, most of the studies only analyze and calculate the failure of specific valves, without forming a unified method or criterion. It is difficult to fundamentally solve the vibration of the valve due to the complex fluid flow, complex calculation of vortex energy and frequency, random probability of occurrence of resonance, and factors such as environmental corrosion and destruction.