Resumen: Se propuso un nuevo tipo de plan de diseño estructural de la válvula de bola flotante de temperatura ultrabaja basado en el análisis estructural de la válvula de bola flotante de temperatura ultrabaja común existente. Se analizaron las dificultades de diseño de la distancia excéntrica de la bola y el asiento de la válvula en forma de cuña, y se llevó a cabo la verificación de la simulación de movimiento tridimensional. Se analizó el sellado del canal central y el vástago de la válvula de temperatura ultrabaja, y se puede seleccionar un sellado adecuado para diferentes medios y condiciones de presión. Este nuevo tipo de válvula de bola flotante de temperatura ultrabaja tiene una fabricación y un procesamiento más simples y un buen rendimiento de sellado, que puede cumplir con las duras condiciones de trabajo, como el gas natural licuado, y promover el proceso de productos fabricados en China.
Introducción
En los últimos años, la industria petroquímica de China se ha desarrollado rápidamente, especialmente el gas natural. A medida que los problemas ambientales causados por la exploración de petróleo se han vuelto cada vez más graves, el gas natural se ha convertido en un papel insustituible en el consumo de energía de China y se usa ampliamente en la producción y la vida de las personas. Las válvulas de temperatura ultrabaja deben usarse para el transporte y almacenamiento de gas natural licuado, lo que hace que la demanda de válvulas de temperatura ultrabaja aumente día a día y presente mayores requisitos para las válvulas de temperatura ultrabaja.
Las válvulas de bola de temperatura ultrabaja se han utilizado ampliamente en el transporte y almacenamiento de gas natural licuado debido a sus ventajas, como la apertura y el cierre rápidos, la baja resistencia a los fluidos y el bajo nivel de ruido. Según la forma de la bola, la válvula de bola se puede dividir en dos tipos:válvulas de bola flotantey válvulas de bola de muñón. La bola de la válvula de bola flotante está flotando. Bajo la doble acción de la presión media del canal de flujo y la fuerza de sellado inicial, la bola puede tener un cierto desplazamiento hacia el extremo de salida y presionar fuertemente sobre la superficie de sellado del asiento de la válvula en el extremo de salida para aislar el medio aguas arriba para lograr un efecto de sellado; la bola de la válvula de bola fija está fijada en el cuerpo de la válvula y no se moverá en el cuerpo de la válvula bajo la presión del medio. Se requiere una fuerza de sellado inicial suficiente y una fuerza media para hacer que los dos anillos de sellado se acerquen a la superficie esférica para mantener el sellado.
La válvula de bola flotante tiene tamaños pequeños, peso ligero, estructura simple y buen sellado, que es ampliamente utilizada en entornos de presión media y baja y de diámetro pequeño. Sin embargo, no hay muchas estructuras comunes de válvulas de bola flotante, principalmente tipos de bisel y tipos de entrada lateral debido al paso de flujo pequeño de las válvulas de bola de diámetro pequeño y muchas restricciones de procesamiento interno. Las válvulas de bola flotante con esta estructura tienen sus propias ventajas y desventajas, y se pueden usar para algunas condiciones de trabajo comunes. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la industria del GNL en los últimos años, se han presentado requisitos más estrictos para las válvulas de temperatura ultrabaja, y se requieren algunas válvulas de bola con nueva estructura para cumplir con las condiciones de trabajo actuales cada vez más duras.
Mediante el análisis de los requisitos de las operaciones de gas natural licuado y la investigación sobre las deficiencias de la estructura común de la válvula de bola flotante, se diseñó un nuevo tipo de válvula de bola flotante y se analizaron y calcularon su rendimiento de sellado y los componentes principales; Se adoptó la simulación tridimensional. Esta nueva estructura resuelve los problemas de torsión excesiva, atascamiento fácil y dificultad en el desmontaje y montaje de válvulas de bola flotantes comunes, y se puede aplicar mejor a las complejas condiciones de trabajo del GNL.
1.Características estructurales de las válvulas de bola flotante comunes
1.1Válvulas de bola flotante biseladas
En la Figura 1 se muestra una válvula de bola flotante de bisel común. El asiento de la válvula está instalado en un cierto ángulo en el cuerpo de la válvula, que es como una estructura en forma de V. Esta estructura tiene las siguientes características:
(1) La superficie de sellado del cuerpo de la válvula es biselada y se generará una cierta fuerza de sellado inicial en el proceso de ensamblaje. El rendimiento de sellado entre el asiento de la válvula, el cuerpo de la válvula y la bola se puede ajustar automáticamente.
(2) La instalación y el desmontaje son convenientes. Cuando es necesario reparar la tubería, solo se debe quitar el capó de la válvula para reparar y reemplazar las piezas, lo que mejora la eficiencia de uso de la válvula en la tubería.
(3) Hay un cierto efecto de compensación. Generalmente, se instala un dispositivo de almacenamiento de energía elástica en el extremo superior de la bola para la válvula de bola con esta estructura para compensar los defectos de la superficie de sellado debido a la corrosión y el desgaste, y para garantizar el rendimiento del sellado. Aunque la válvula de bola biselada tiene una estructura simple y un sellado confiable y puede satisfacer las necesidades de nuestro uso real, al mismo tiempo, la estructura de la válvula de bola también tiene ciertos problemas:
(1) La rugosidad del mecanizado es difícil de garantizar. Es difícil procesar directamente la estructura biselada del cuerpo de la válvula en un torno CNC y es difícil lograr la rugosidad requerida para sellar con una fresadora CNC. Para lograr el requisito de rugosidad, es necesario pulir manualmente el bisel, lo que genera un desperdicio innecesario de recursos humanos.
(2) El par es excelente. Para garantizar el sellado de la válvula, el ajuste apretado entre el cuerpo de la válvula y el asiento de la válvula, así como el asiento y la bola de la válvula durante la instalación, causarán un gran par de torsión, y el par de torsión no es fácil de calcular.
(3) En el proceso de uso, la bola se moverá hacia abajo debido al desgaste y la corrosión, lo que provocará fallas en el sello y atascos.
Figura 1 Válvulas de bola flotante biseladas
Figura 2 Válvulas de bola flotante de entrada lateral
Figura 3 Válvulas de bola flotante de entrada superior
1.2Válvulas de bola flotante de entrada lateral
La Figura 2 es la estructura común de la válvula de bola flotante de entrada lateral. La válvula de bola flotante de entrada lateral tiene pocas piezas, es fácil de fabricar y procesar, montar y desmontar fácilmente y tiene un buen rendimiento de sellado. Sin embargo, es difícil de reparar y mantener a tiempo si se instala en la tubería. Si hay un problema con la válvula, incluso si solo se necesita reemplazar la junta central, se debe desmontar toda la válvula de la tubería y luego repararla y reemplazarla, lo que resulta en una pérdida de costos. La válvula de bola flotante de entrada lateral no es adecuada para tuberías largas.
1.3Válvulas de bola flotante de entrada superior
La Figura 3 es la estructura común de la válvula de bola flotante montada en la parte superior. En comparación con la válvula de bola flotante biselada, la parte correspondiente de la cavidad media del cuerpo de la válvula de bola flotante de entrada superior y el asiento de la válvula es un plano vertical, y el resorte proporciona la fuerza de sellado inicial. Sin embargo, el proceso de montaje y desmontaje es problemático y requiere herramientas para la depuración. Se requiere un conjunto de herramientas especiales para válvulas de bola de diferentes especificaciones y modelos, lo que aumenta el costo.
Introducción
En los últimos años, la industria petroquímica de China se ha desarrollado rápidamente, especialmente el gas natural. A medida que los problemas ambientales causados por la exploración de petróleo se han vuelto cada vez más graves, el gas natural se ha convertido en un papel insustituible en el consumo de energía de China y se usa ampliamente en la producción y la vida de las personas. Las válvulas de temperatura ultrabaja deben usarse para el transporte y almacenamiento de gas natural licuado, lo que hace que la demanda de válvulas de temperatura ultrabaja aumente día a día y presente mayores requisitos para las válvulas de temperatura ultrabaja.
Las válvulas de bola de temperatura ultrabaja se han utilizado ampliamente en el transporte y almacenamiento de gas natural licuado debido a sus ventajas, como la apertura y el cierre rápidos, la baja resistencia a los fluidos y el bajo nivel de ruido. Según la forma de la bola, la válvula de bola se puede dividir en dos tipos:válvulas de bola flotantey válvulas de bola de muñón. La bola de la válvula de bola flotante está flotando. Bajo la doble acción de la presión media del canal de flujo y la fuerza de sellado inicial, la bola puede tener un cierto desplazamiento hacia el extremo de salida y presionar fuertemente sobre la superficie de sellado del asiento de la válvula en el extremo de salida para aislar el medio aguas arriba para lograr un efecto de sellado; la bola de la válvula de bola fija está fijada en el cuerpo de la válvula y no se moverá en el cuerpo de la válvula bajo la presión del medio. Se requiere una fuerza de sellado inicial suficiente y una fuerza media para hacer que los dos anillos de sellado se acerquen a la superficie esférica para mantener el sellado.
La válvula de bola flotante tiene tamaños pequeños, peso ligero, estructura simple y buen sellado, que es ampliamente utilizada en entornos de presión media y baja y de diámetro pequeño. Sin embargo, no hay muchas estructuras comunes de válvulas de bola flotante, principalmente tipos de bisel y tipos de entrada lateral debido al paso de flujo pequeño de las válvulas de bola de diámetro pequeño y muchas restricciones de procesamiento interno. Las válvulas de bola flotante con esta estructura tienen sus propias ventajas y desventajas, y se pueden usar para algunas condiciones de trabajo comunes. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la industria del GNL en los últimos años, se han presentado requisitos más estrictos para las válvulas de temperatura ultrabaja, y se requieren algunas válvulas de bola con nueva estructura para cumplir con las condiciones de trabajo actuales cada vez más duras.
Mediante el análisis de los requisitos de las operaciones de gas natural licuado y la investigación sobre las deficiencias de la estructura común de la válvula de bola flotante, se diseñó un nuevo tipo de válvula de bola flotante y se analizaron y calcularon su rendimiento de sellado y los componentes principales; Se adoptó la simulación tridimensional. Esta nueva estructura resuelve los problemas de torsión excesiva, atascamiento fácil y dificultad en el desmontaje y montaje de válvulas de bola flotantes comunes, y se puede aplicar mejor a las complejas condiciones de trabajo del GNL.
1.Características estructurales de las válvulas de bola flotante comunes
1.1Válvulas de bola flotante biseladas
En la Figura 1 se muestra una válvula de bola flotante de bisel común. El asiento de la válvula está instalado en un cierto ángulo en el cuerpo de la válvula, que es como una estructura en forma de V. Esta estructura tiene las siguientes características:
(1) La superficie de sellado del cuerpo de la válvula es biselada y se generará una cierta fuerza de sellado inicial en el proceso de ensamblaje. El rendimiento de sellado entre el asiento de la válvula, el cuerpo de la válvula y la bola se puede ajustar automáticamente.
(2) La instalación y el desmontaje son convenientes. Cuando es necesario reparar la tubería, solo se debe quitar el capó de la válvula para reparar y reemplazar las piezas, lo que mejora la eficiencia de uso de la válvula en la tubería.
(3) Hay un cierto efecto de compensación. Generalmente, se instala un dispositivo de almacenamiento de energía elástica en el extremo superior de la bola para la válvula de bola con esta estructura para compensar los defectos de la superficie de sellado debido a la corrosión y el desgaste, y para garantizar el rendimiento del sellado. Aunque la válvula de bola biselada tiene una estructura simple y un sellado confiable y puede satisfacer las necesidades de nuestro uso real, al mismo tiempo, la estructura de la válvula de bola también tiene ciertos problemas:
(1) La rugosidad del mecanizado es difícil de garantizar. Es difícil procesar directamente la estructura biselada del cuerpo de la válvula en un torno CNC y es difícil lograr la rugosidad requerida para sellar con una fresadora CNC. Para lograr el requisito de rugosidad, es necesario pulir manualmente el bisel, lo que genera un desperdicio innecesario de recursos humanos.
(2) El par es excelente. Para garantizar el sellado de la válvula, el ajuste apretado entre el cuerpo de la válvula y el asiento de la válvula, así como el asiento y la bola de la válvula durante la instalación, causarán un gran par de torsión, y el par de torsión no es fácil de calcular.
(3) En el proceso de uso, la bola se moverá hacia abajo debido al desgaste y la corrosión, lo que provocará fallas en el sello y atascos.
Figura 1 Válvulas de bola flotante biseladas
Figura 2 Válvulas de bola flotante de entrada lateral
Figura 3 Válvulas de bola flotante de entrada superior
1.2Válvulas de bola flotante de entrada lateral
La Figura 2 es la estructura común de la válvula de bola flotante de entrada lateral. La válvula de bola flotante de entrada lateral tiene pocas piezas, es fácil de fabricar y procesar, montar y desmontar fácilmente y tiene un buen rendimiento de sellado. Sin embargo, es difícil de reparar y mantener a tiempo si se instala en la tubería. Si hay un problema con la válvula, incluso si solo se necesita reemplazar la junta central, se debe desmontar toda la válvula de la tubería y luego repararla y reemplazarla, lo que resulta en una pérdida de costos. La válvula de bola flotante de entrada lateral no es adecuada para tuberías largas.
1.3Válvulas de bola flotante de entrada superior
La Figura 3 es la estructura común de la válvula de bola flotante montada en la parte superior. En comparación con la válvula de bola flotante biselada, la parte correspondiente de la cavidad media del cuerpo de la válvula de bola flotante de entrada superior y el asiento de la válvula es un plano vertical, y el resorte proporciona la fuerza de sellado inicial. Sin embargo, el proceso de montaje y desmontaje es problemático y requiere herramientas para la depuración. Se requiere un conjunto de herramientas especiales para válvulas de bola de diferentes especificaciones y modelos, lo que aumenta el costo.
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