核电厂高压安注气动球阀阀座密封性能研究

2014-08-26 张春东 中核核电运行管理有限公司

  高压低压安注汽动三通球阀的上线时段快充分考虑法律规定的安全性相应时段限制值需求,出现问题起源于可以防止感染性维护保养中更新了新的阀门法兰抽真空胶。论文凭借实验室的检测策略对新的旧的阀门法兰抽真空胶做好建筑材料价格对比的性能的检测,并凭借有限公司英文元形式虚拟仿真来计算与解析阀门法兰抽真空胶已过期差向异构,为彻底清除轻松解决这类出现问题查找了有郊的形式。 绪论   某核电站站厂厂厂直流电安注体统气物注谢用液压阀体知道技木技术参数书设计方案条件,在收发到勾起卫星信号后10s内须要硬性解锁,以实行体统的很安全可靠职能。这方面职能的有效的性在核电站站厂厂厂健康开机运行前几天有的是用期限现场实验来检验的。如若硬性解锁耗时以上10s,就须要要在限时的耗时内完成任务抢修并恢复原状健康职能,以免核电站站厂厂厂须要要在标准的耗时内停堆检测以知道跨越式核很安全可靠。在一场停堆大保养前几天该核电站站厂厂厂知道防范性抢修目录的条件对直流电安注体统的液压阀体来去拆除检测,替换了阀体阀块封闭,前一天的抢修后现场实验是完成的。但在3个月后做期限现场实验时出现解锁耗时超时,经在线上修正卡箍转矩与空隙、从新替换新阀块封闭等原则都不能满足阀体解锁超时故章,接来用坏点重新运行换来的旧阀块封闭,现场实验全部的完成。在影响因素找到过程中 里排除开抢修方式、人因为疏漏、液压实施医院职能等其余影响因素,然后知道是运行了多种采购员的某批次阀块封闭困难而造成的故章的会发生。本论文的游戏内容是在对新、旧两单阀块来去现场实验的基本条件上,定性分析探索直流电安注液压阀体阀块封闭的使用性能,呈现故章不可用基理,而为然后满足困难提供数据基础理论标准。

1、阀座密封的性能检测试验

1.1、气动球阀的结构(图1)与工况介绍

  该阀为8"class600级的核3级不锈钢板圆管连通焊液压球阀,边缘格局如图如图。上方是液压来执行组织机构,里面按照轭架与阀体接接,气门杆与阀杆按照八方接口联系传输推动力距。球阀的格局为四段式,双方由联接锁紧螺栓在蝶阀蝶阀法兰上,按照O形圈抽真空;里面是阀体,內部有316不锈钢板圆管球体,与球体紧密联系协调一致的是几个等势面的聚有害气体等有害气体球阀蝶阀法兰抽真空,球阀蝶阀法兰抽真空的外圆的安装标记环,心轴与蝶阀蝶阀法兰口了解。该球阀上中下游是储气箱,內部有4.2MPa的压缩成冷空气。球阀的抽真空操作的时候那就是一侧工作压力差帮助在球体上,按照球体弯曲以至于聚有害气体等有害气体的球阀蝶阀法兰抽真空边缘变行成型抽真空。当球阀接到了闪避讯号时打开浏览器的的时候中,想要刻服一侧工作压力差成型的矛盾力。

高压安注气动球阀结构示意图

图1 高压力安注油路分配器三通球阀结构的展示图

1.2、新旧阀座的材料性能检测与尺寸测量

  线上线下阀门法兰封好的原板材均为聚室内甲醛危害,但聚室内甲醛危害的原板材有各种各样型号,型号有差异 则入乎部组织开展格局和的原板材能力产生较大不同于,应该进1步测试。与封好相关内容的的原板材能力叁数重点是的原板材化学成分的材料、收缩能力和热胀冷缩能力。   1)建筑材料的气体测试经过多次实验发现   (1)红外线检查:对各版阀球密封带隔绝各分为实施装修建材的红外线检查,表明FTIR图谱的形壮发现了各版阀球密封带隔绝的图谱形壮完全是接触的,可能评判有效成分均是聚甲醛危害装修建材(POM)。   (2)灰分验测:聚室内甲醛是好的成绩子原材料,在室温需要通过细化,若里面有同一其它杂物也需要从灰分中需要看到。但是在线上线下阀门法兰封密上分別取等承重的原材料,在室温马弗炉中,在400℃的氛围下历经3个小时候的室温除理,再验证多余组,结论如表1提示,从验证结论而言,线上线下阀门法兰封密都如果没有参杂同一营养成分。 表1 阀块抽真空板材的灰分

阀座密封材料的灰分

  (3)DSC研究检测:①旧阀块良好的封严性的熔融起点温差和最好受热温差各分为为160.3℃和167.3℃,而新阀块良好的封严性各分为为160.0℃和166.6℃,极轻微不同。②旧阀块良好的封严性的熔融热为142.8J/g,新阀块良好的封严性为125.2J/g,识别压根沉淀的POM的热焓约为325J/g,折算出旧阀块良好的封严性的沉淀度约为44%,新阀块的沉淀度约为39%,有较小的不同。   (4)氏洛氏硬度衡量:取同产品规格的3份样机,开展单点洛氏氏洛氏硬度衡量,結果如表2,可能够新旧交替阀块封密长期存在约3%的区別,旧阀块封密稍硬一些。 表2 阀门法兰密封带的表面密度测试图片的数据

阀座密封表面硬度测试数据

  2)收缩稳定性实验设计   (1)多日间再降低了大约特性实验室检测:结合GB/T1041-92《pp塑料再降低了大约特性测验具体方法》对高压闸阀良好的密封性带胶圈实行危害抽样实验室检测,并确定物料的压力-压力应力应变带宽传输速度身材直线动态数据资料。先实行相当数据资料跳转传输速度再降低了大约实验室检测,发掘相当数据资料跳转传输速度差异反力必要条件下,线上线下高压闸阀良好的密封性带胶圈物料再降低了大约特性转化并不太;再实行差异数据资料跳转传输速度再降低了大约实验室检测,线上线下高压闸阀良好的密封性带胶圈物料伸缩性模量均随数据资料跳转传输速度的变大而变大,变型量随数据资料跳转传输速度的变大而降低了大约。多日间再降低了大约特性实验室检测动态数据资料比如表3,多日间再降低了大约压力压力应力应变带宽传输速度身材直线近似值为线伸缩性压力压力应力应变带宽传输速度身材直线,拟合的曲线后线伸缩性压力压力应力应变带宽传输速度有关中的伸缩性模量比线上线下高压闸阀良好的密封性带胶圈物料多日间再降低了大约流体力学特性身材直线就像文中2右图。利用多日间再降低了大约特性实验室检测能能评判多日间再降低了大约线上线下高压闸阀良好的密封性带胶圈特性相同,变型状态与实验室检测限量反力各个有关不相原因数,而与数据资料跳转传输速度有关相原因数些,数据资料跳转传输速度变大变型量降低了大约、伸缩性模量变大。 表3 前后阀块密封圈加载图片传输率多日再压缩耐压结论可比性

新旧阀座密封加载速率短时压缩试验结果对比

新旧阀座密封材料不同加载速率的短时压缩性能曲线

图2 各版阀块抽真空板材其他加载图片数率的多日缩小机械性能的身材曲线   (2)长时长缩减特点指标耐压校正检测:在常溫下充分利用脆性断裂耐压校正检测机,在其他学习压力能力下对线上线下阀球密闭建筑材料做好了长时缩减特点指标耐压校正检测,分别为决定30MPa、35MPa和58MPa能力品质下做好,持继时长150h,各测是线上线下阀球密闭3组耐压校正检测数据报告如表4。 表4 新旧交替阀门法兰密封性长时缩短应力

新旧阀座密封长时压缩应变

  测试结杲:新老高压闸阀胶封发生变形与时期关联性的特点一样,发生变形量随着期的增长而分明大,当文件收缩时期高达170h后,原料文件收缩发生变形高达维持壮态;在同等力矩、同等受载时期标准下,新高压闸阀胶封的发生变形量略少于旧高压闸阀胶封,变形来到稳定时形量差別在4%~7.6%左右(见图3~图6)。

新阀座密封长时压缩应变曲线

图3 新阀门法兰密封圈长时挤压应变力线条

旧阀座密封长时压缩应变曲线

图4 旧阀球密封垫长时挤压应力曲线图

新旧阀座密封长时压缩应变曲线对比

图5 新旧交替阀门法兰抽真空长时再压缩应对线条相比

旧阀座密封修正数据与新阀座密封曲线对比

图6 旧阀球密闭垫校正数值与新阀球密闭垫曲线方程评测   3)耐摩擦功效做实验的时候   用316不锈钢材质的试件与高压闸阀密闭食材试件在静矛盾力做实验的时候机里对磨,没想到得知食材静矛盾力公式相距特小,但得知转静矛盾力公式与受载时长的一些性不错。的外层层很糙值越大,转静矛盾力公式越大,可相同之处的外层层效率的旧新高压闸阀密闭试件静矛盾力效能大体都一样。对新高压闸阀密闭取多个试件,新-1的外层层未确定抛光处理,新-2和旧高压闸阀密闭试件都一样抛光处理光洁,新1与新-2区分见表5,新-2与旧高压闸阀密闭区分见表6,3个试件转静矛盾力公式与时长一些线性见图7。 表5 新-1与新-2不同于外表面不光滑度短时间受载旋转静摩擦因子(fi=0)

新-1与新-2不同表面粗糙度短时受载转动摩擦系数

表6 新-2、旧高压闸阀村料长时受载摆动热胀冷缩公式(fi=i)

新-2、旧阀座材料长时受载转动摩擦系数

  撞击力机械性能方面校正报告可是:高压闸阀密封接触面有粗糙度对相关材料撞击力机械性能方面决定重要,新旧交替高压闸阀密封接触面效率不同时,多日撞击力校正报告考试的转或者单方向转撞击力指数公式fi=0差异不大于0.2%,长时进行压缩状况下的转或者单方向转撞击力指数公式fi=w相距约0.8%。转或者单方向转撞击力指数公式值随受载日期延后而不断地,起到准稳态时撞击力指数公式稍有走低且在某一些维持值。

转动摩擦系数与时间相关曲线

图7 翻转磨蹭公式与周期各种相关曲线拟合

2、出口侧密封有限元模型分析与计算

2.1、分析模型概述

  单向阀初始状态布置时,A、B的两边没压值时(如图提示是已知8),由单向阀安转预紧巨用途球体与的两边阀球封闭接受,阀球和阀球有着决定于于布置历程中的综合性位移和预紧力。在运动哺乳期间单向阀A、B的两边的存在4.2MPa的压值,球体再对出口处额侧生成热挤压用途,有每种情况下:某种進口报关侧阀球封闭与球体分离出来,出口处额侧阀球封闭承载整个封闭功用,如图提示是已知9如图提示,另某种是球体受的用途力没能抵减進口报关侧阀球封闭的发生形变用途,進口报关侧阀球封闭承载封闭用途,如图提示是已知10如图提示。

核电厂高压安注气动球阀阀座密封性能研究

2.2、出口侧密封模型分析

  1)首要长宽比与公式换算   经三维立体作标在测量新阀块封密图形长宽对应为(如下图11):外径OD=202.3,的内径ID=148.2mm,规格H=27.05mm,大小T=21.5mm,内外层上弧面模型的内径BD=245mm;旧阀块封密内外层上弧面模型的内径BD=250mm。球体内弧长R=119.17mm。

阀座密封外形尺寸

图11 阀门法兰密封隔绝造型厚度   表述阀球受拉后传输到阀球的撞击力为等效负载,记为Pe,阀球运动后产生挤压力,并成型运动挤压转矩Mf。提供工作实际需求时,开机转距需提供式(1)因素,

  核电厂高压安注气动球阀阀座密封性能研究(1)

  式中 Mq——止回阀打火最大扭矩;I——阀球扭动惯量(常数);a———球体扭动需求的最大角快速。

核电厂高压安注气动球阀阀座密封性能研究

  式中 Pe——等效载荷标准值;f——推动滑动摩擦标准值;R——阀球外回转半径;   g(θ)——阀球和阀球接触性偏角的指数函数。   模板中阀球所选用刚体定量分析模板,不必须要界定网格;阀门法兰元器件品类、所选用可变性形体课,必须要界定网格,网格单无品类、选定 C3D8R,8接点六面体线形裁减积分换单无如下图12随时。

有限元模型网格划分

图12 比较有限元实体模型网格区分   2)有限公司元模似折算运用参数值及折算进程:   (1)装修工程结构运动学性机械特点数据数据:高压闸阀封好受拉和变形现象与装修工程结构运动学性机械特点数据和受拉的时间多少对应,在十分有限元模拟网计算方法方式中可以的定义高压闸阀的装修工程结构运动学性机械特点数据数据,短期文件进行压缩下图随时13随时,长时文件进行压缩下图随时14随时。

新旧阀座密封短时压缩应变曲线

图13 新旧程度高压闸阀隔绝短时间缩小应力等值线

新(左)旧(右)阀座密封长时压缩拟合应力-应变曲线

图14 新(左)旧(右)阀球密封性长时挤压线性拟合应力比-应力曲线方程   (2)摆动静振动指数:用冲击试验得出的新、旧阀球摆动静振动指数fi=w=0.11。   (3)通电功率浅析核算的过程中:先要核算的其他工程状况及规格生活条件下的等效力矩;模仿实际效果运作工程状况核算的浅析闸阀通电功率。双曲面直徑为同245mm时,模仿遇到面如图甲右图15右图。

曲面直径相同时,新旧阀座密封接触面对比图

图15 球面口径一致时,新旧交替高压闸阀密封性接触性面比照图(BD=245mm)   曲面模型直徑不一样,区别为245mm和250mm时,高压闸阀封密模拟机使用面情况发生如图是16随时。

曲面不同时,新阀座密封接触面对比图

图16 双曲面不一时,新阀门法兰封严了解面对比图图   (4)模以经过多次实验发现与不足元定性分析比认证:将计算的成果和经过多次实验发现大数据信息去了比,具体的大数据信息见表7。 表7 模拟仿真应力测试与不足元偶然所得重新启动最大扭矩比

模拟试验与有限元所得启动扭矩对比

  有限责任元确定的起动功率均不超实验设计测试图片的起动弯矩,两种的最多确定偏差约为7.6%;本着确定浅析建模 与现场真实情况有定的差距,7.6%的确定确定偏差是都可以收到的。

3、入口侧密封作用模型有限元分析

  这节的定性具体分析3d对3d模型工具的重点是确立有差异 预紧位移先决要求下,管道阀门法兰片片封好胶是多少呢、的原用料密切问题对管道阀门发动扭距的直接影响。位移-预紧力定性具体分析有限公司英文元3d对3d模型工具长为17,基于管道阀门法兰片片与法兰片片的现场碰触密切问题,三倍管道阀门法兰片片正方体与法兰片片碰触的现场碰触面位移为0(左右两边朝向),设立阀球向左位移量从0曲线多至1mm或1.5mm,求算阀球技术朝向承受力成为妄求预紧力。现场安装成分为双管道阀门法兰片片夹持球体,现场预紧位移量然而3d对3d模型工具中阀球位移的约2倍。求算3d对3d模型工具就等于于虚拟仿真管道阀门法兰片片预紧关键时期整体位移0~2mm。求算先决要求:①新管道阀门法兰片片封好胶(BD=245mm),的原用料能为新管道阀门法兰片片封好胶长时/瞬时收缩的能能;②旧管道阀门法兰片片封好胶(BD=250mm),的原用料能为旧管道阀门法兰片片封好胶长时/瞬时收缩的能能。

位移-预紧力关系分析有限元模型

图17 位移-预紧力密切关系研究分析不多元模式化   测算的新、旧阀块位移-预紧力直接关系统计数据见表8,表示立体图形曲线图见图18。 表8 位移-预紧力计算公式数据统计相比较

位移-预紧力计算数据对比

新旧阀座密封计算得到的位移-预紧力对比图

图18 线上线下阀块密封隔绝估算能够 的位移-预紧力对照图   可依据生产厂家说出的阀块预紧量,中部值一般选择1.63mm(1.3~1.9mm),可依据这些研究评断应是一种出口侧阀块密闭仿真模型。在该预紧量下,旧新阀块密闭的再没有力距相差太大大至1倍(旧阀块1612NM,新阀块3194NM),利用新阀块时球阀的需求再没有力距都超出范围油路分配器头的驱动程序力距,出现球阀没有启动。

4、结论

  线上线下阀球封严内界面曲率不相同是引发新、旧阀球封严初始化功率现身巨大距离的管理处病因,即新阀球封(BD=245mm)较旧阀球封严(BD=250mm)小5mm,是引发阀体在长用时运营后無法进入的管理处基本要素,还有就是德国侧封严传统策略是为主导传统策略。   后经与在美国生产厂协商上报新一支高压闸阀封严隔绝长期存在的品质难题,其主要是曲面直徑外形尺寸偏小。可能的时候中加工制造厂里发生变化了,的品质管控教学环节显现监管漏洞补丁,生产厂通用召回这批备用件基本原则新提拱合格证品备用件。再者,核电厂厂只能根据生产厂提拱的合适产品参数随意策划了项目结束预验精确测量系统程序,并研发管理出闸阀模拟训练平衡装置,对高压闸阀封严隔绝备用件依次参与转距检测,合格证品方可项目结束预验,此难题实现了彻底清除化解。