Analisi delle prestazioni della valvola di controllo PTFE

Vari Le proprietà dei materiali di riempimento si traducono in diverse caratteristiche delle prestazioni. Questo articolo esamina le proprietà e i vantaggi di vari impacchi di valvole, con particolare attenzione alle caratteristiche di attrito e al loro effetto sul controllo prestazioni della valvola.

Importanza di Attrito di imballaggio

Alcuni settori, come l'energia nucleare, spesso utilizzano sofisticati strumenti diagnostici che consentono la fine utenti per simulare le condizioni operative mediante le valvole in bicicletta durante attività di manutenzione. Questi strumenti tracciano molte variabili in valvola e attuatore Assemblee durante il viaggio. Se una valvola di controllo fallisce un test diagnostico o ha un Risultato anormale, una delle prime variabili analizzate è la curva di attrito creato dalla resistenza al movimento dello stelo creato dallo stelo che scorre attraverso il tappo della valvola.

Il vantaggio principale Di questi strumenti diagnostici è la capacità di generare curve di attrito. In genere, questi strumenti disegnano un grafico che mostra la quantità di attrito creata in il sistema della valvola su tutta la valvola. Il software diagnostico lo farà Quindi calcolare indipendentemente l'attrito durante l'apertura e la chiusura colpi, nonché l'attrito medio per i combinati completamente aperti e completamente colpi chiusi. Questa curva di attrito può essere utilizzata per identificare diversi potenziali Problemi che possono esistere all'interno della valvola prima che venga rimessa in servizio.

Quando si guarda la curva di attrito, è più facile identificare problemi, come se la valvola ha troppo o troppo poco attrito, o se la valvola ha un attrito non lineare, che potrebbe indicare l'usura dello stelo della valvola o il collo. Anche se potrebbe essere troppo poco attrito Creato in alcuni casi, questo articolo si concentra sulla riduzione dell'attrito di imballaggio a Aumentare il margine della valvola e l'operabilità. È possibile ottenere un maggiore attrito relativamente semplicemente aumentando l'anello di tenuta o lo stress da imballaggio. Ridurre L'attrito mantenendo il servizio senza perdite è molto più complicato.

La sfida di ridurre l'attrito

Valvole con L'attrito eccessivo di imballaggio può soffrire di molti effetti negativi, anche oscillare o eccesso di correzione dell'attuatore. ASSE ASSE; degrado dell'attuatore; e Affidabilità delle attrezzature ridotta e durata. Tutti questi fattori possono guidare ai tempi di inattività o al guasto dell'attrezzatura. Ridurre l'attrito di imballaggio mantenendo L'operazione senza perdite richiede un delicato equilibrio che dipende in gran parte da L'imballaggio della valvola.

L'attrito Generato dall'imballaggio della valvola è generalmente espresso come prodotto di due variabili f e y nell'equazione di attrito di imballaggio:

Attrito di imballaggio (L) = gs π f * y * di * h * n, dove gs è lo stress della ghiandola, π è 3.14159, fy è il coefficiente di attrito di imballaggio, DI è il diametro interno (diametro dello stelo) dell'imballaggio della valvola e H è l'altezza degli anelli di imballaggio, n è il numero di anelli di imballaggio.

Il Il valore fy senza dimensioni è il prodotto di due valori separati, il coefficiente di attrito del materiale di riempimento (indicato da "F") e del trasferimento Rapporto tra stress assiale e sollecitazione radiale media (indicato da "y"). Questi due valori vengono moltiplicati insieme per formare una singola variabile, FY, che Rappresenta il coefficiente di attrito totale dell'imballaggio sullo stelo della valvola.

Produttori di L'imballaggio delle valvole ha trascorso anni a ridurre il valore fy dei loro prodotti di imballaggio Nel tentativo di identificare la combinazione di materiale ideale per fornire l'utente finale con imballaggio che fornisce prestazioni di tenuta coerenti mantenendo bassi attrito. Molti tipi di imballaggio eccellono in una di queste aree e mancano dell'altra. In altre parole, dove un materiale può sigillare efficacemente ma generare alto Carichi di attrito, un altro materiale può generare carichi a basso attrito ma lottare per mantenere le prestazioni di sigillatura su più cicli.

Questo squilibrio spesso costringe l'utente finale a selezionare i tipi di riempimento in base alla forza di uno capacità, compromettendo le sue prestazioni dall'altra.

Imballaggio della valvola Materiale

Per molti anni, La maggior parte degli imbalti di valvole erano realizzati con amianto e caricate con varie forme di lubrificanti artificiali. Alla fine, gli effetti negativi dell'inalazione di amianto sono stati realizzati, quindi l'industria ha cercato e ha trovato un relativamente economico e abbondante alternativa: grafite. La grafite è prontamente disponibile ed è stata usato come lubrificante per decenni.

Per la maggior parte delle valvole, come valvola di gate della tenuta a pressione questo ampiamente accettato Alternativa è una combinazione di filato di grafite intrecciato e flessibile modellata grafite. Gli anelli del filo intrecciato vengono utilizzati con imballaggio di grafite flessibile a forma di dieta Anelli per la tenuta dello stelo. Questa configurazione in genere include tre formati Anelli di grafite flessibili nel mezzo e due anelli intrecciati alle estremità per Prevenire l'estrusione degli anelli interni formati da die.

Anche se questo La soluzione è economica e fornisce un sigillo efficace, i test diagnostici hanno mostrato che il kit di tenuta produce un grande attrito e ha un relativamente limitato Vita nella valvola di controllo. Una delle caratteristiche dell'uso di compressione modellata Gli anelli di grafite flessibili è che quando questi anelli sono realizzati, sono in genere preformato a una densità di 90 libbre per piede cubo. Per raggiungere questa densità, La grafite deve essere compressa in uno stampo a una sollecitazione assiale di approssimativamente 2.000-2.200 psi. Ciò significa che l'anello modellato deve superare il Pressione di modanatura per sigillare. Pertanto, la tipica ghiandola raccomandata La gamma di stress per i riempitivi per la formazione di muffe è di 3.000-5.000 psi. Quando si considera il L'equazione di attrito di imballaggio di cui sopra, è chiaro che come ghiandola maggiore Viene applicato lo stress, un maggiore attrito di imballaggio viene applicato all'asta.

Proprietà e vantaggi dell'imballaggio PTFE

L'introduzione di imballaggio contenente politetrafluoroetilene (PTFE) è stata una rivoluzione nel Campo di imballaggio della valvola di controllo. Le molte proprietà meccaniche di PTFE sono attraenti e possono essere usati come sigillanti dello stelo per le valvole di controllo. è non poroso, chimicamente inerte e rimane stabile a relativamente alto Temperature (in genere ha un limite di temperatura superiore di 350 ° F o 177 ° C a 615 ° F o 324 ° C, a seconda del PTFE delle proprietà di riempimento dell'etilene). Negli ultimi decenni, è stato utilizzato l'imballaggio della valvola contenente PTFE ridurre l'attrito tra lo stelo della valvola e l'imballaggio, consentendo alla valvola di Opera più agevolmente riducendo l'usura e migliorando l'affidabilità delle attrezzature.

Basato su PTFE L'imballaggio non è privo di limiti e non tutte le condizioni operative lo sono applicabile a questo materiale. I limiti di temperatura e radiazioni devono essere considerato.

Verificare e Quantificare i vantaggi dell'imballaggio basato su PTFE utilizzando le informazioni disponibili, il autori di questo documento e le loro ricerche citano un confronto tra coefficienti di Attrito nelle valvole di controllo usando varie forme di imballaggio della valvola. Lo studio è non inteso per essere considerato scientifico - l'analisi statistica adeguata no stato eseguito. Ma questo articolo confronterà le informazioni per esaminare il Differenze nei tipi di riempimento. I dati utilizzati in questo studio sono stati ottenuti da a Software di database di riempitivo per valvole basato sul Web utilizzato nel settore della potenza domestica.

Confrontare ricerca

L'imballaggio Il database utilizzato nello studio consente all'utente finale di inserire una determinata valvola Parametri per prevedere l'attrito causato da set di imballaggio. L'utente entra in vari dati come il diametro dello stelo della valvola e della scatola di ripieno, il diametro di i perni delle ghiandole da imballaggio, il numero di borchie per ghiandole da imballaggio e il richiesto Stress da imballaggio (ghiandola). Il software utilizza quindi un set di FY predefinito memorizzato Valori per prevedere l'attrito totale causato dall'imballaggio delle valvole. Questi hanno previsto I valori di attrito sono particolarmente importanti per le valvole necessarie per operare In un certo dominio temporale. Se l'attrito previsto è troppo alto, la fine L'utente può scegliere di utilizzare materiali di imballaggio alternativi o ridurre il numero di Anelli per riportare l'attrito previsto in un intervallo accettabile.

L'esercizio predefinito I valori associati a ciascun tipo di riempimento si basano sull'input dalla confezione produttore, di solito dai test interni. In genere, questo test viene eseguito in condizioni di laboratorio e può rappresentare una situazione "ideale", mentre il coefficiente di attrito effettivo può variare ampiamente a seconda di un numero di fattori sul campo. Per prevedere più accuratamente i valori fy, una funzione ha è stato aggiunto all'applicazione software per consentire all'utente finale di inserire il forza di attrito misurata effettiva ottenuta dai test diagnostici di ciascuno valvola di controllo. Sulla base dei dati effettivi sul sito, il programma lo farà Back-calcola il valore fy misurato effettivo dell'imballaggio della valvola per ciascuno valvola individuale.

L'obiettivo è quello di Raccogli abbastanza punti dati in modo che le impostazioni predefinite possano essere modificate in base al campo Dati per prevedere più accuratamente l'attrito effettivo. Questi dati forniscono la capacità Per confrontare i dati aggregati. Se tracciati in un foglio di calcolo, i dati mostrano come Alcuni tipi di pacchetto si confrontano tra loro rispetto ai loro valori FY effettivi. Uno dei confronti più significativi è il valore fy effettivo dello standard Gruppo di riempitivi per filati e grafite rispetto al gruppo di riempimento basato su PTFE.

Confronta il vero i valori

Circa Sono stati confrontati 1.000 record e il valore fy effettivo medio è stato calcolato per ogni tipo di pacchetto. Come mostrato nella Tabella 1, il valore fisico effettivo medio del imballaggio contenente anello intrecciato intrecciato e grafite flessibile modellata senza PTFE era 0,065; il valore fisico effettivo medio dell'anello intrecciato PTFE con il modellata L'anello di tenuta flessibile era 0,053; quegli imballaggi contenenti anelli intrecciati PTFE Senza, gli anelli di grafite flessibile formati avevano un valore fy effettivo di 0,043.

sebbene il Il set di dati è relativamente piccolo a causa del gran numero di valvole che sono state Testato diagnosticamente dall'inizio del monitoraggio dei dati, i risultati dimostrano La costante capacità del imballaggio della valvola a base di PTFE di ridurre l'attrito. I dati mostra che l'uso di un supporto basato su PTFE può ridurre il coefficiente di attrito di circa il 34%, il che significa un aumento significativo del margine dell'attuatore e operabilità della valvola.

Basato su questo Dati disponibili, l'imballaggio della valvola PTFE supera la grafite e l'imballaggio del filato Applicazioni della valvola di controllo.