Análisis del rendimiento del empaque de la válvula de control PTFE

Varios Las propiedades de los materiales de relleno dan como resultado diferentes características de rendimiento. Este artículo examina las propiedades y beneficios de varios empaques de válvulas, con un enfoque particular en las características de fricción y su efecto sobre el control rendimiento de la válvula.

Importancia de fricción de embalaje

Algunas industrias, como la energía nuclear, a menudo usa herramientas de diagnóstico sofisticadas que permiten el extremo usuarios para simular las condiciones de funcionamiento mediante ciclismo en ciclismo y desactivado durante actividades de mantenimiento. Estas herramientas rastrean muchas variables en válvula y actuador Asambleas durante el viaje. Si una válvula de control falla una prueba de diagnóstico o tiene una Resultado anormal, una de las primeras variables analizadas es la curva de fricción creado por la resistencia al movimiento del tallo creado por el tallo deslizante a través de el tapón de la válvula.

El beneficio principal De estas herramientas de diagnóstico es la capacidad de generar curvas de fricción. Por lo general, estas herramientas dibujan un gráfico que muestra la cantidad de fricción creada en El sistema de válvula sobre todo el viaje de la válvula. El software de diagnóstico luego calcule de forma independiente la fricción durante la apertura y el cierre trazos, así como la fricción promedio para el combinado completamente abierto y completamente trazos cerrados. Esta curva de fricción se puede utilizar para identificar varios potenciales Problemas que pueden existir dentro de la válvula antes de que vuelva a servicio.

Al mirar La curva de fricción, es más fácil identificar problemas, como si la válvula ha demasiado o muy poca fricción, o si la válvula tiene fricción no lineal, que podría indicar el desgaste del vástago de la válvula o el cuello. Aunque puede ser muy poca fricción Creado en algunos casos, este artículo se centra en reducir la fricción de embalaje a Aumente el margen de la válvula y la operabilidad. Se puede lograr una mayor fricción Relativamente simplemente aumentando el anillo de sello o el estrés de empaque. Reductora La fricción mientras se mantiene el servicio sin fugas es mucho más complicado.

El reto de reducir la fricción

Válvulas con La fricción de embalaje excesiva puede sufrir muchos efectos negativos, incluido bamboleo o corrección excesiva del actuador. desgaste de barra; degradación del actuador; y Reducción de la confiabilidad del equipo y la vida útil. Todos estos factores pueden conducir a tiempo de inactividad o falla del equipo. Reducir la fricción de embalaje mientras mantiene La operación sin fugas requiere un equilibrio delicado que depende en gran medida de El embalaje de la válvula.

La fricción Generado por el embalaje de la válvula generalmente se expresa como el producto de dos variables f e y en la ecuación de fricción de embalaje:

Fricción de embalaje (L) = gs π f * y * di * h * n, donde gs es la tensión de la glándula, π es 3.14159, para su información es el coeficiente de fricción de embalaje, DI es el diámetro interno (diámetro del vástago) del embalaje de la válvula, y h es la altura de los anillos de embalaje, n es el número de Anillos de embalaje.

los El valor de FY adimensional es el producto de dos valores separados, el coeficiente de fricción del material de relleno (denotado por "f") y la transferencia Relación de estrés axial a estrés radial promedio (denotado por "y"). Estos dos valores se multiplican juntos para formar una sola variable, FY, que representa el coeficiente de fricción total del empaque en el vástago de la válvula.

Fabricantes de El embalaje de la válvula ha pasado años reduciendo el valor del año fiscal de sus productos de embalaje En un esfuerzo por identificar la combinación de material ideal para proporcionar al usuario final con un embalaje que proporciona un rendimiento de sellado constante mientras se mantiene bajo fricción. Muchos tipos de empaque sobresalen en una de estas áreas y carecen de las otras. En otras palabras, donde un material puede sellar de manera efectiva pero generar alto Cargas de fricción, otro material puede generar bajas cargas de fricción pero lucha Para mantener el rendimiento del sellado en múltiples ciclos.

Este desequilibrio a menudo obliga al usuario final a seleccionar tipos de relleno en función de la fuerza de uno capacidad, al tiempo que compromete su rendimiento en el otro.

Embalaje de válvula material

Durante muchos años, La mayoría de los paquetes de válvulas estaban hechos de asbesto y se cargaron con varias formas de Lubricantes artificiales. Finalmente, los efectos negativos de la inhalación de asbesto se dieron cuenta, por lo que la industria buscó y encontró un relativamente económico y abundante alternativa: grafito. El grafito está fácilmente disponible y ha sido utilizado como lubricante durante décadas.

Para la mayoría de las válvulas como válvula de puerta de sello a presión esto ampliamente aceptado La alternativa es una combinación de hilo de grafito trenzado y flexible moldeado grafito. Los anillos de hilo trenzados se utilizan con embalaje de grafito flexible formado por troqueles Anillos para el sellado del tallo. Esta configuración generalmente incluye tres formados Anillos de grafito flexibles en el medio y dos anillos de hilo trenzado en los extremos para Evite la extrusión de los anillos internos formados por troqueles.

Aunque esto La solución es económica y proporciona un sello efectivo, las pruebas de diagnóstico tienen demostrado que el kit de sello produce alta fricción y tiene un relativamente limitado Vida en la válvula de control. Una de las características del uso de compresión moldeada Anillos de grafito flexibles es que cuando se hacen estos anillos, generalmente son preformado a una densidad de 90 libras por pie cúbico. Para lograr esta densidad, El grafito debe comprimirse en un molde a una tensión axial de aproximadamente 2,000-2,200 psi. Esto significa que el anillo moldeado necesita superar el presión de moldeo para sellar. Por lo tanto, la glándula típica recomendada El rango de estrés para los rellenos de formación de moho es de 3.000-5,000 psi. Al considerar el ecuación de fricción de embalaje antes mencionada, está claro que como una glándula mayor Se aplica el estrés, se aplica una mayor fricción de empaque a la barra.

Propiedades y beneficios del embalaje de PTFE

La introducción de empacar que contenía politetrafluoroetileno (PTFE) fue una revolución en el Campo de embalaje de la válvula de control. Las muchas propiedades mecánicas de PTFE son atractivos y pueden usarse como selladores de tallo para válvulas de control. Está no poroso, químicamente inerte y permanece estable a relativamente alto temperaturas (generalmente tiene un límite de temperatura superior de 350 ° F o 177 ° C a 615 ° F o 324 ° C, dependiendo de la PTFE de las propiedades de relleno del etileno). En las últimas décadas, el embalaje de la válvula que contiene PTFE se ha utilizado para Reducir la fricción entre el vástago de la válvula y el embalaje, permitiendo que la válvula Opere más suavemente mientras reduce el desgaste y mejora la confiabilidad del equipo.

Con sede en PTFE El embalaje no está exento de limitaciones, y no todas las condiciones de funcionamiento son aplicable a este material. Los límites de temperatura y radiación deben ser consideró.

Para verificar y cuantificar los beneficios del embalaje basado en PTFE utilizando la información disponible, el Los autores de este documento y su investigación citan una comparación de coeficientes de fricción en las válvulas de control utilizando varias formas de embalaje de válvulas. El estudio es no pretende ser considerado científico: el análisis estadístico adecuado no ha sido realizado. Pero este artículo comparará la información para examinar el Diferencias en los tipos de relleno. Los datos utilizados en este estudio se obtuvieron de un Software de base de datos de relleno de válvula basado en la web utilizado en la industria de energía doméstica.

Comparar investigar

El embalaje La base de datos utilizada en el estudio permite al usuario final ingresar cierta válvula Parámetros para predecir la fricción causada por conjuntos de embalaje. El usuario entra varios datos como el diámetro del vástago de la válvula y el cuadro de relleno, el diámetro de los pernos de las glándulas de empaque, el número de pernos de la glándula de embalaje y el requerido Estrés de embalaje (glándula). El software luego usa un conjunto de FY predeterminado almacenado valores para predecir la fricción total causada por el empaque de la válvula. Estos predichos Los valores de fricción son especialmente importantes para las válvulas que se requieren para operar dentro de un determinado dominio de tiempo. Si la fricción esperada es demasiado alta, el final El usuario puede optar por usar materiales de embalaje alternativos o reducir el número de Anillos para devolver la fricción esperada a un rango aceptable.

El FY predeterminado Los valores asociados con cada tipo de relleno se basan en la entrada del empaque Fabricante, generalmente de pruebas internas. Por lo general, esta prueba se realiza en condiciones de laboratorio y puede representar una situación "ideal", mientras que el coeficiente real de fricción puede variar ampliamente dependiendo de un número de factores en el campo. Para predecir con mayor precisión los valores de FY, una característica tiene se ha agregado a la aplicación de software para permitir que el usuario final ingrese el fuerza de fricción medida real obtenida de las pruebas de diagnóstico de cada válvula de control. Basado en los datos reales en el sitio, el programa Calcule hacia atrás el valor real de FY medido del empaque de la válvula para cada válvula individual.

La meta es recopilar suficientes puntos de datos para que los valores predeterminados puedan modificarse en función del campo Los datos para predecir con mayor precisión la fricción real. Estos datos proporcionan la capacidad para comparar datos agregados. Cuando se trazan en una hoja de cálculo, los datos muestran cómo Ciertos tipos de paquetes se comparan entre sí en relación con sus valores reales de FY. Una de las comparaciones más significativas es el valor real del año fiscal del estándar Grupo de llenado de hilo y grafito versus el grupo de relleno con sede en PTFE.

Comparar real valores

Aproximadamente Se compararon 1,000 registros y se calculó el valor promedio de FY real para cada tipo de paquete. Como se muestra en la Tabla 1, el valor promedio real de FY del FY de la Empaque que contiene anillo de hilo trenzado y grafito flexible moldeado sin PTFE fue 0.065; el valor promedio real del año fiscal del anillo trenzado PTFE con el moldeado El anillo de sellado flexible fue de 0.053; Esos empaques que contienen anillos trenzados PTFE Sin los anillos de grafito flexibles formados por troqueles tenían un valor real de FY de 0.043.

Aunque el El conjunto de datos es relativamente pequeño debido a la gran cantidad de válvulas que han sido Probado diagnósticamente desde que comenzó el seguimiento de datos, los resultados demuestran La capacidad constante del embalaje de válvulas a base de PTFE para reducir la fricción. Los datos muestra que el uso de un respaldo basado en PTFE puede reducir el coeficiente de fricción en aproximadamente un 34%, lo que significa un aumento significativo en el margen del actuador y operabilidad de la válvula.

Basado en esto Datos disponibles, el embalaje de la válvula PTFE supera a los grafitos e hilados Aplicaciones de válvula de control.