1.Visión general
Una válvula de bola se usa ampliamente en diversas condiciones de trabajo debido a su estructura simple, pequeño espacio de instalación y se basa en una fuerza media para sellar y no se ve afectada por la fuerza impulsora externa. Actualmente,válvulas de bola criogénicasse utilizan comúnmente en las estaciones receptoras de GNL. La válvula de bola criogénica representa el 80 % del número de válvulas en toda la estación receptora de GNL. Hay un fenómeno de fugas internas para las válvulas de bola criogénicas en uso. En este artículo se analizan los factores que afectan el sellado de las válvulas de bola criogénicas en función de los criterios de diseño de las válvulas criogénicas y la teoría básica del rendimiento del sellado de válvulas.
2.Criterio de diseño
El diseño y la fabricación de válvulas de temperatura ultrabaja se enfrenta a una serie de problemas técnicos debido a las condiciones de trabajo extremadamente bajas, como la selección de materiales, sellado a baja temperatura, diseño estructural, tratamiento de solución, tratamiento criogénico, aislamiento térmico, inspección de calidad, mantenimiento, seguridad, etc. Por ello, existen una serie de estrictas normas para el diseño de. A nivel internacional, el estándar BS6364Válvulas criogénicasy MSSSP-134Requisitos para válvulas criogénicas y extensiones de cuerpo de válvula y bonetese adoptan principalmente. Los puntos clave y las reglas para el diseño y fabricación de válvulas criogénicas se especifican completamente. El estándar JB/T7749 deCondiciones Técnicas para Válvulas Criogénicasse edita en base a BS6364Válvulas criogénicas.
Al diseñar válvulas criogénicas, además de seguir los principios generales de diseño de válvulas, se deben cumplir los siguientes requisitos especiales para el diseño de válvulas criogénicas según las condiciones de uso:
① La válvula no debe convertirse en una fuente de calor importante para el sistema criogénico. Esto se debe a que la entrada de calor no solo reduce la eficiencia térmica, sino que también hace que el fluido interno se evapore rápidamente si la entrada es demasiado alta, lo que provoca aumentos de presión anormales y peligro.
② El medio de baja temperatura no debería causar efectos nocivos en el funcionamiento de las ruedas manuales ni en el rendimiento de sellado del empaque.
③ El conjunto de la válvula que está directamente en contacto con medios criogénicos debe tener una estructura a prueba de explosiones y de prevención de incendios.
④ El conjunto de la válvula que trabaja a baja temperatura no se puede lubricar, por lo que se deben tomar medidas estructurales para evitar que las piezas de fricción se rayen.
En el proceso de diseño de la válvula criogénica, además de considerar los requisitos generales, por ejemplo, la capacidad de flujo de la válvula criogénica, también se deben considerar otros indicadores para evaluar mejor el nivel técnico de la válvula criogénica. El nivel técnico de las válvulas criogénicas suele evaluarse midiendo si el consumo de energía es razonable.
① Rendimiento del aislamiento térmico de las válvulas criogénicas
② El rendimiento de enfriamiento de las válvulas criogénicas
③ El rendimiento laboral de sellos de apertura y cierre de válvulas criogénicas
④ La condición de que la superficie de las válvulas criogénicas no se congele.
Hay una gran diferencia entre el entorno de trabajo de las válvulas criogénicas y las válvulas generales. En el proceso de diseño, fabricación e inspección de válvulas criogénicas, además de cumplir con las reglas generales de diseño, fabricación e inspección de válvulas, también se debe prestar atención al entorno en el que se encuentra la válvula criogénica y realizar los ajustes correspondientes.
3.Teorías básicas
Los principales factores que afectan el sellado de la válvula son la estructura de los pares de sellado, la presión específica de las superficies de sellado, las propiedades físicas de los medios y la calidad de los pares de sellado. Sin embargo, solo si se comprende por completo el principio de sellado de la válvula y se tienen en cuenta los diversos factores que afectan el rendimiento del sellado, se pueden prevenir las fugas y garantizar un buen sellado.
Tome el sello plano como ejemplo para estudiar el problema de sellado de la conexión de la superficie de sellado y explique brevemente el principio de sellado. El principio de la conexión de sellado se muestra en la Figura 1. El recipiente se llena con líquido y gas con cierta presión y se sella con una placa de cubierta. La fuerza actuante de la presión estática del medio en el recipiente es: FJ=A×P
En la fórmula, FJ es la fuerza media (N). A representa el área del medio que actúa sobre la placa de cubierta, (mm2). P significa la presión estática del medio en el recipiente, (MPa).
Para mantener la placa de cubierta en la posición que se muestra en la figura, se debe aplicar una fuerza externa F igual a FJ en la dirección vertical de la superficie de contacto entre el recipiente y la placa de cubierta, de modo que solo se puedan sellar las caras frontales. . Solo cuando la superficie de sellado es un plano ideal, el medio no pasará a través de las superficies de unión. Para garantizar el sellado de la superficie de contacto, se debe generar una fuerza de interacción entre las superficies de sellado, es decir, la placa de cubierta debe presionarse firmemente sobre el recipiente. Cuando la fuerza de actuación F es mayor que FJ, se generará cierta presión específica en la superficie de sellado combinada, y la planitud existente en el plano se deformará por la presión específica. Si la deformación está dentro de los límites elásticos de los materiales y no hay mucha deformación residual, cuando se aplica la fuerza F a la superficie de contacto, se puede garantizar el rendimiento del sellado. Además de la presión específica del sello, los factores que aseguran el sellado de la conexión también incluyen la estructura del sello, pero en esta serie de factores, la presión específica entre las superficies de sellado juega un papel clave.
Una válvula de bola se usa ampliamente en diversas condiciones de trabajo debido a su estructura simple, pequeño espacio de instalación y se basa en una fuerza media para sellar y no se ve afectada por la fuerza impulsora externa. Actualmente,válvulas de bola criogénicasse utilizan comúnmente en las estaciones receptoras de GNL. La válvula de bola criogénica representa el 80 % del número de válvulas en toda la estación receptora de GNL. Hay un fenómeno de fugas internas para las válvulas de bola criogénicas en uso. En este artículo se analizan los factores que afectan el sellado de las válvulas de bola criogénicas en función de los criterios de diseño de las válvulas criogénicas y la teoría básica del rendimiento del sellado de válvulas.
2.Criterio de diseño
El diseño y la fabricación de válvulas de temperatura ultrabaja se enfrenta a una serie de problemas técnicos debido a las condiciones de trabajo extremadamente bajas, como la selección de materiales, sellado a baja temperatura, diseño estructural, tratamiento de solución, tratamiento criogénico, aislamiento térmico, inspección de calidad, mantenimiento, seguridad, etc. Por ello, existen una serie de estrictas normas para el diseño de. A nivel internacional, el estándar BS6364Válvulas criogénicasy MSSSP-134Requisitos para válvulas criogénicas y extensiones de cuerpo de válvula y bonetese adoptan principalmente. Los puntos clave y las reglas para el diseño y fabricación de válvulas criogénicas se especifican completamente. El estándar JB/T7749 deCondiciones Técnicas para Válvulas Criogénicasse edita en base a BS6364Válvulas criogénicas.
Al diseñar válvulas criogénicas, además de seguir los principios generales de diseño de válvulas, se deben cumplir los siguientes requisitos especiales para el diseño de válvulas criogénicas según las condiciones de uso:
① La válvula no debe convertirse en una fuente de calor importante para el sistema criogénico. Esto se debe a que la entrada de calor no solo reduce la eficiencia térmica, sino que también hace que el fluido interno se evapore rápidamente si la entrada es demasiado alta, lo que provoca aumentos de presión anormales y peligro.
② El medio de baja temperatura no debería causar efectos nocivos en el funcionamiento de las ruedas manuales ni en el rendimiento de sellado del empaque.
③ El conjunto de la válvula que está directamente en contacto con medios criogénicos debe tener una estructura a prueba de explosiones y de prevención de incendios.
④ El conjunto de la válvula que trabaja a baja temperatura no se puede lubricar, por lo que se deben tomar medidas estructurales para evitar que las piezas de fricción se rayen.
En el proceso de diseño de la válvula criogénica, además de considerar los requisitos generales, por ejemplo, la capacidad de flujo de la válvula criogénica, también se deben considerar otros indicadores para evaluar mejor el nivel técnico de la válvula criogénica. El nivel técnico de las válvulas criogénicas suele evaluarse midiendo si el consumo de energía es razonable.
① Rendimiento del aislamiento térmico de las válvulas criogénicas
② El rendimiento de enfriamiento de las válvulas criogénicas
③ El rendimiento laboral de sellos de apertura y cierre de válvulas criogénicas
④ La condición de que la superficie de las válvulas criogénicas no se congele.
Hay una gran diferencia entre el entorno de trabajo de las válvulas criogénicas y las válvulas generales. En el proceso de diseño, fabricación e inspección de válvulas criogénicas, además de cumplir con las reglas generales de diseño, fabricación e inspección de válvulas, también se debe prestar atención al entorno en el que se encuentra la válvula criogénica y realizar los ajustes correspondientes.
3.Teorías básicas
Los principales factores que afectan el sellado de la válvula son la estructura de los pares de sellado, la presión específica de las superficies de sellado, las propiedades físicas de los medios y la calidad de los pares de sellado. Sin embargo, solo si se comprende por completo el principio de sellado de la válvula y se tienen en cuenta los diversos factores que afectan el rendimiento del sellado, se pueden prevenir las fugas y garantizar un buen sellado.
Tome el sello plano como ejemplo para estudiar el problema de sellado de la conexión de la superficie de sellado y explique brevemente el principio de sellado. El principio de la conexión de sellado se muestra en la Figura 1. El recipiente se llena con líquido y gas con cierta presión y se sella con una placa de cubierta. La fuerza actuante de la presión estática del medio en el recipiente es: FJ=A×P
En la fórmula, FJ es la fuerza media (N). A representa el área del medio que actúa sobre la placa de cubierta, (mm2). P significa la presión estática del medio en el recipiente, (MPa).
Para mantener la placa de cubierta en la posición que se muestra en la figura, se debe aplicar una fuerza externa F igual a FJ en la dirección vertical de la superficie de contacto entre el recipiente y la placa de cubierta, de modo que solo se puedan sellar las caras frontales. . Solo cuando la superficie de sellado es un plano ideal, el medio no pasará a través de las superficies de unión. Para garantizar el sellado de la superficie de contacto, se debe generar una fuerza de interacción entre las superficies de sellado, es decir, la placa de cubierta debe presionarse firmemente sobre el recipiente. Cuando la fuerza de actuación F es mayor que FJ, se generará cierta presión específica en la superficie de sellado combinada, y la planitud existente en el plano se deformará por la presión específica. Si la deformación está dentro de los límites elásticos de los materiales y no hay mucha deformación residual, cuando se aplica la fuerza F a la superficie de contacto, se puede garantizar el rendimiento del sellado. Además de la presión específica del sello, los factores que aseguran el sellado de la conexión también incluyen la estructura del sello, pero en esta serie de factores, la presión específica entre las superficies de sellado juega un papel clave.
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