Analyse des performances de l'emballage PTFE de la vanne de commande

Divers Les propriétés des matériaux de remplissage entraînent différentes caractéristiques de performance. Cet article examine les propriétés et les avantages de divers emballages de vanne, avec un accent particulier sur les caractéristiques de frottement et leur effet sur le contrôle Performance de la valve.

L'importance de frottement d'emballage

Certaines industries, comme l'énergie nucléaire, utilisent souvent des outils de diagnostic sophistiqués qui permettent fin les utilisateurs pour simuler les conditions de fonctionnement en faisant du vélo de cyclis activités d'entretien. Ces outils suivent de nombreuses variables dans la valve et l'actionneur assemblages pendant le voyage. Si une valve de contrôle échoue un test de diagnostic ou a un Résultat anormal, l'une des premières variables analysées est la courbe de frottement créé par la résistance au mouvement de la tige créée par la tige qui glisse à travers le bouchon de soupape.

Le principal avantage Parmi ces outils de diagnostic est la capacité de générer des courbes de frottement. En règle générale, ces outils dessinent un graphique montrant la quantité de friction créée dans Le système de soupape sur toute la vanne se déplace. Le logiciel de diagnostic Calculez ensuite indépendamment la friction pendant l'ouverture et la fermeture coups, ainsi que la friction moyenne pour le combiné entièrement ouvert et entièrement coups fermés. Cette courbe de friction peut être utilisée pour identifier plusieurs potentiels des problèmes qui peuvent exister à l'intérieur de la valve avant d'être remis en service.

En regardant La courbe de friction, il est plus facile d'identifier les problèmes, comme si la vanne a trop ou trop peu de friction, ou si la valve a une friction non linéaire, qui pourrait indiquer l'usure de la tige de soupape ou le rétrécissement. Bien que trop peu de friction puisse être Créée dans certains cas, cet article se concentre sur la réduction de la friction de l'emballage à augmenter la marge de soupape et l'opérabilité. Une friction accrue peut être atteinte relativement simplement en augmentant l'anneau de joint ou la contrainte d'emballage. Réduire La friction tout en maintenant un service sans fuite est beaucoup plus compliquée.

Le défi de réduire les frictions

Vannes avec La friction excessive d'emballage peut souffrir de nombreux effets négatifs, notamment oscillation ou surcorrection de l'actionneur. usure de tige; Dégradation de l'actionneur; et Fiabilité réduite de l'équipement et durée de vie. Tous ces facteurs peuvent conduire aux temps d'arrêt ou à la défaillance de l'équipement. Réduire le frottement d'emballage tout en maintenant L'opération sans fuite nécessite un équilibre délicat qui dépend en grande partie de l'emballage de la valve.

La friction généré par l'emballage de la valve est généralement exprimé comme le produit de deux variables F et Y dans l'équation de frottement d'emballage:

Frottement d'emballage (L) = gs π f * y * di * h * n, où gs est la contrainte de glande, π est 3,14159, fy est le coefficient de frottement d'emballage, DI est le diamètre intérieur (diamètre de la tige) de l'emballage de soupape et H est la hauteur des anneaux d'emballage, n est le nombre de Anneaux d'emballage.

La La valeur sans dimension fy est le produit de deux valeurs distinctes, le coefficient de friction du matériau de remplissage (indiqué par "f") et le transfert rapport de la contrainte axiale à la contrainte radiale moyenne (indiquée par "Y"). Ces deux valeurs sont multipliées ensemble pour former une seule variable, fy, qui représente le coefficient de frottement total de l'emballage sur la tige de soupape.

Fabricants de L'emballage de soupape a passé des années à réduire la valeur FY de leurs produits d'emballage Dans un effort pour identifier la combinaison de matériaux idéale pour fournir l'utilisateur final avec un emballage qui offre des performances de scellement cohérentes tout en maintenant bas friction. De nombreux types d'emballages excellent dans l'un de ces domaines et manquent de l'autre. En d'autres termes, où un matériau peut sceller efficacement mais génère élevé Charges de friction, un autre matériau peut générer de faibles charges de friction mais lutte pour maintenir les performances d'étanchéité sur plusieurs cycles.

Ce déséquilibre Force souvent l'utilisateur final à sélectionner les types de remplissage en fonction de la force d'un capacité, tout en compromettant ses performances sur l'autre.

Emballage de soupape Matériel

Pendant de nombreuses années, La plupart des emballages de soupape ont été faits d'amiante et chargés de diverses formes de lubrifiants artificiels. Finalement, les effets négatifs de l'inhalation d'amiante ont été réalisés, alors l'industrie a cherché et a trouvé un et alternative abondante: graphite. Le graphite est facilement disponible et a été utilisé comme lubrifiant pendant des décennies.

Pour la plupart des vannes, tel que vanne de porte de joint de pression ce largement accepté L'alternative est une combinaison de fil de graphite tressé et de flexible moulée graphite. Les anneaux de fil tressés sont utilisés avec un emballage de graphite flexible formé Anneaux pour la scellage des tiges. Cette configuration comprend généralement trois Anneaux de graphite flexibles au milieu et deux anneaux de fil tressé aux extrémités pour Empêchez l'extrusion des anneaux intérieurs formés.

Bien que cela La solution est peu coûteuse et fournit un joint efficace, les tests de diagnostic ont a montré que le kit de phoque produit une frottement élevé et a un relativement limité La vie dans la valve de contrôle. L'une des caractéristiques de l'utilisation de la compression moulée Les anneaux de graphite flexibles sont que lorsque ces anneaux sont fabriqués, ils sont généralement Préformé à une densité de 90 livres par pied cube. Pour atteindre cette densité, Le graphite doit être comprimé dans un moule à une contrainte axiale d'environ 2 000 à 2200 psi. Cela signifie que l'anneau moulé doit surmonter le Pression de moulage pour sceller. Par conséquent, la glande recommandée typique La plage de contraintes pour les charges de formation de moisissures est de 3 000 à 5 000 psi. Lorsque vous envisagez le Équation de friction d'emballage susmentionnée, il est clair qu'en tant que plus grande glande Une contrainte est appliquée, une plus grande friction d'emballage est appliquée à la tige.

Propriétés et avantages de l'emballage PTFE

L'introduction d'emballage contenant du polytétrafluoroéthylène (PTFE) était une révolution dans le Champ d'emballage de soupape de commande. Les nombreuses propriétés mécaniques de PTFE sont attrayant et ils peuvent être utilisés comme scellants de tige pour les vannes de contrôle. Il est non poreux, chimiquement inerte et reste stable à relativement élevé températures (a généralement une limite de température supérieure de 350 ° F ou 177 ° C à 615 ° F ou 324 ° C, selon le PTFE des propriétés de remplissage de l'éthylène). Au cours des dernières décennies, l'emballage de soupape contenant du PTFE a été utilisé pour réduire le frottement entre la tige de soupape et l'emballage, permettant à la valve de Fonctionnez plus en douceur tout en réduisant l'usure et en améliorant la fiabilité des équipements.

PTFE L'emballage n'est pas sans limites, et toutes les conditions de fonctionnement ne sont pas applicable à ce matériel. Les limites de température et de rayonnement doivent être considéré.

Pour vérifier et quantifier les avantages de l'emballage basé sur PTFE à l'aide des informations disponibles, le Les auteurs de cet article et leurs recherches citent une comparaison des coefficients de Frottement dans les vannes de contrôle à l'aide de diverses formes d'emballage de vannes. L'étude est non destiné à être considéré comme une analyse statistique appropriée n'a pas été réalisé. Mais cet article comparera les informations pour examiner le Différences dans les types de remplissage. Les données utilisées dans cette étude ont été obtenues à partir d'un Logiciel de base de données de remplissage de valve basée sur le Web utilisé dans l'industrie de l'énergie domestique.

Comparer rechercher

L'emballage La base de données utilisée dans l'étude permet à l'utilisateur final d'entrer certaines vannes Paramètres pour prédire la friction causée par les ensembles d'emballage. L'utilisateur entre divers des données telles que le diamètre de la tige de soupape et de la boîte de rembourrage, le diamètre de les goujons de glande d'emballage, le nombre de goujons de glande d'emballage et le requis Stress de l'emballage (glande). Le logiciel utilise ensuite un ensemble de fy par défaut stockés Valeurs pour prédire le frottement total causé par l'emballage de la valve. Ces prédits Les valeurs de friction sont particulièrement importantes pour les vannes nécessaires pour fonctionner Dans un certain domaine temporel. Si la friction attendue est trop élevée, la fin L'utilisateur peut choisir d'utiliser des matériaux d'emballage alternatifs ou de réduire le nombre de Anneaux pour ramener la friction attendue dans une fourchette acceptable.

Le fy par défaut Les valeurs associées à chaque type de remplissage sont basées sur l'entrée de l'emballage fabricant, généralement à partir de tests internes. En règle générale, ce test est effectué Dans des conditions de laboratoire et peut représenter une situation "idéale", tandis que le coefficient de frottement réel peut varier considérablement en fonction d'un nombre des facteurs sur le terrain. Pour prédire plus précisément les valeurs FY, une fonctionnalité a été ajouté à l'application logicielle pour permettre à l'utilisateur final de saisir le Force de frottement mesurée réelle obtenue à partir des tests de diagnostic de chaque soupape de commande. Sur la base des données réelles sur le site, le programme en arrière-calcule la valeur réelle mesurée de l'emballage de la vanne pour chaque valve individuelle.

Le but est de collecter suffisamment de points de données afin que les valeurs par défaut puissent être modifiées en fonction du champ Les données pour prédire plus précisément la friction réelle. Ces données offrent la capacité pour comparer les données agrégées. Lorsqu'il est tracé dans une feuille de calcul, les données montrent comment Certains types de packages se comparent les uns aux autres par rapport à leurs valeurs réelles FY. L'une des comparaisons les plus significatives est la valeur réelle de la norme groupe de remplissage de fil et de graphite par rapport au groupe de remplissage basé sur PTFE.

Comparez réel valeurs

Approximativement 1 000 enregistrements ont été comparés et la valeur réelle moyenne a été calculée pour chaque type de package. Comme le montre le tableau 1, la valeur réelle moyenne de la Emballage contenant un anneau de fil tressé et un graphite flexible moulé sans PTFE était de 0,065; La valeur réelle moyenne de l'anneau tressé PTFE avec le moulu La bague d'étanchéité flexible était de 0,053; ces emballages contenant des anneaux tressés PTFE Sans anneaux de graphite flexibles formés à la matrice avait une valeur réelle de 0,043.

Bien que le L'ensemble de données est relativement faible en raison du grand nombre de vannes qui ont été testé diagnostiquement depuis le début du suivi des données, les résultats démontrent La capacité cohérente de l'emballage de soupape basé sur PTFE pour réduire le frottement. Les données montre que l'utilisation d'un support basé sur PTFE peut réduire le coefficient de frottement d'environ 34%, ce qui signifie une augmentation significative de la marge de l'actionneur et opérabilité de la valve.

Basé sur ceci Données disponibles, l'emballage de soupape PTFE surpasse le graphite et l'emballage du fil applications de soupape de contrôle.