Análise do desempenho da embalagem da válvula de controle

Vários As propriedades dos materiais de preenchimento resultam em diferentes características de desempenho. Este artigo examina as propriedades e benefícios de várias embalagens de válvulas, com um foco particular nas características de atrito e seu efeito no controle desempenho da válvula.

Importância de embalando atrito

Algumas indústrias, como energia nuclear, geralmente usam ferramentas de diagnóstico sofisticadas que permitem o fim usuários para simular as condições operacionais com válvulas de ciclismo dentro e fora durante Atividades de manutenção. Essas ferramentas rastreiam muitas variáveis ​​na válvula e atuador assembléias durante a viagem. Se uma válvula de controle falhar em um teste de diagnóstico ou tiver um Resultado anormal, uma das primeiras variáveis ​​analisadas é a curva de atrito criado pela resistência ao movimento do caule criado pelo caule deslizando através o plugue da válvula.

O principal benefício Destas ferramentas de diagnóstico é a capacidade de gerar curvas de atrito. Normalmente, essas ferramentas desenham um gráfico mostrando a quantidade de atrito criado em o sistema de válvulas em todo o deslocamento da válvula. O software de diagnóstico irá Em seguida, calcule independentemente o atrito durante a abertura e o fechamento tacadas, bem como o atrito médio para os combinados totalmente abertos e totalmente golpes fechados. Esta curva de atrito pode ser usada para identificar vários potenciais Problemas que podem existir dentro da válvula antes de ser colocada de volta em serviço.

Ao olhar para A curva de atrito, é mais fácil identificar problemas, como se a válvula tiver muito ou muito pouco atrito, ou se a válvula tem atrito não linear, que pode indicar desgaste ou necking da haste da válvula. Embora muito pouco atrito possa ser Criado em alguns casos, este artigo se concentra em reduzir a embalagem de atrito para Aumente a margem e operabilidade da válvula. O aumento do atrito pode ser alcançado relativamente simplesmente aumentando o anel de vedação ou a tensão de embalagem. Reduzindo O atrito, mantendo o serviço livre de vazamentos, é muito mais complicado.

O desafio de reduzir o atrito

Válvulas com O atrito excessivo de embalagem pode sofrer de muitos efeitos negativos, incluindo oscilante ou sobrecorreção do atuador. desgaste da haste; degradação do atuador; e redução da confiabilidade do equipamento e vida útil. Todos esses fatores podem liderar para falha no tempo de inatividade ou equipamento. Reduzindo o atrito de embalagem enquanto mantém A operação sem vazamentos requer um equilíbrio delicado que depende amplamente de a embalagem da válvula.

O atrito gerado pelo empacotamento de válvulas geralmente é expresso como o produto de duas variáveis F e Y na equação de fricção de embalagem:

Embalando atrito (L) = gs π f * y * di * h * n, onde gs é o estresse da glândula, π é 3,14159, fy é o coeficiente de fricção de embalagem, DI é o diâmetro interno (diâmetro do caule) da embalagem da válvula e H é a altura dos anéis de embalagem, n é o número de Anéis de embalagem.

o O valor da FY sem dimensão é o produto de dois valores separados, o coeficiente de atrito do material de enchimento (indicado por "f") e a transferência proporção de estresse axial para estresse radial médio (indicado por "y"). Esses dois valores são multiplicados para formar uma única variável, fy, que Representa o coeficiente de atrito total da embalagem na haste da válvula.

Fabricantes de A embalagem da válvula passou anos reduzindo o valor do EF de seus produtos de embalagem em um esforço para identificar a combinação de material ideal para fornecer o usuário final com a embalagem que proporciona desempenho consistente de vedação, mantendo baixo atrito. Muitos tipos de embalagem se destacam em uma dessas áreas e não têm a outra. Em outras palavras, onde um material pode selar de maneira eficaz, mas gerar alto Cargas de atrito, outro material pode gerar baixas cargas de atrito, mas luta manter o desempenho de vedação em vários ciclos.

Esse desequilíbrio muitas vezes força o usuário final a selecionar tipos de preenchimento com base na força de um capacidade, enquanto compromete seu desempenho no outro.

Embalagem da válvula material

Por muitos anos, A maioria das embalagens de válvulas era feita de amianto e carregada com várias formas de lubrificantes artificiais. Eventualmente, os efeitos negativos da inalação de amianto foram realizados, então a indústria procurou e encontrou um relativamente barato e alternativa abundante: grafite. A grafite está prontamente disponível e tem sido usado como lubrificante por décadas.

Para a maioria das válvulas, tal como válvula de vedação de pressão isso amplamente aceito Alternativa é uma combinação de fios de grafite trançada e flexível moldado grafite. Os anéis de fios trançados são usados ​​com embalagem flexível de grafite formada por matriz anéis para vedação de caule. Esta configuração normalmente inclui três formas de matriz anéis de grafite flexíveis no meio e dois anéis de fios trançados nas extremidades para Evite a extrusão dos anéis formados por matriz.

Embora isso A solução é barata e fornece um selo eficaz, os testes de diagnóstico têm mostrado que o kit de vedação produz alto atrito e tem um relativamente limitado vida na válvula de controle. Uma das características do uso de compressão moldada Anéis de grafite flexíveis são que, quando esses anéis são feitos, eles são normalmente pré -formado para uma densidade de 90 libras por pé cúbico. Para alcançar esta densidade, A grafite deve ser compactada em um molde para uma tensão axial de aproximadamente 2.000-2.200 psi. Isso significa que o anel moldado precisa superar o pressão de moldagem para selar. Portanto, a glândula recomendada típica A faixa de estresse para enchimentos de formação de mofo é de 3.000 a 5.000 psi. Ao considerar o Equação de fricção de embalagem acima mencionada, fica claro que como maior glândula O estresse é aplicado, maior atrito de embalagem é aplicado à haste.

Propriedades e benefícios da embalagem de PTFE

A introdução de embalagem contendo politetrafluoroetileno (PTFE) foi uma revolução no Campo de embalagem da válvula de controle. As muitas propriedades mecânicas do PTFE são atraentes e podem ser usados ​​como selantes de caule para válvulas de controle. Isso é não poroso, quimicamente inerte e permanece estável em relativamente alto As temperaturas (normalmente têm um limite de temperatura superior de 350 ° F ou 177 ° C a 615 ° F ou 324 ° C, dependendo do PTFE das propriedades de enchimento do etileno). Nas últimas décadas, o empacotamento de válvula contendo PTFE foi usado para reduzir o atrito entre a haste da válvula e a embalagem, permitindo que a válvula Opere mais suavemente enquanto reduz o desgaste e melhorando a confiabilidade do equipamento.

Baseado em PTFE A embalagem não é isenta de limitações, e nem todas as condições operacionais são aplicável a este material. Os limites de temperatura e radiação devem ser considerado.

Para verificar e quantificar os benefícios da embalagem baseada em PTFE usando informações disponíveis, o Autores deste artigo e sua pesquisa citam uma comparação de coeficientes de fricção nas válvulas de controle usando várias formas de empacotamento de válvulas. O estudo é não pretendido a ser considerado científico - a análise estatística adequada não foi realizado. Mas este artigo comparará as informações para examinar o Diferenças nos tipos de preenchimento. Os dados utilizados neste estudo foram obtidos de um Software de banco de dados de preenchimento de válvula baseado na Web usado no setor de energia doméstica.

Comparar pesquisar

A embalagem O banco de dados usado no estudo permite que o usuário final insira determinada válvula Parâmetros para prever o atrito causado por conjuntos de embalagem. O usuário insere vários dados como o diâmetro da haste da válvula e caixa de recheio, o diâmetro de os pregos da glândula de embalagem, o número de pregos da glândula de embalagem e os necessários empacotamento (glândula) estresse. O software então usa um conjunto de FY padrão armazenado valores para prever o atrito total causado pelo empacotamento de válvulas. Estes previstos Os valores de atrito são especialmente importantes para válvulas necessárias para operar dentro de um determinado domínio do tempo. Se o atrito esperado for muito alto, o fim O usuário pode optar por usar materiais de embalagem alternativos ou reduzir o número de Anéis para trazer o atrito esperado de volta a um intervalo aceitável.

O FY padrão Os valores associados a cada tipo de enchimento são baseados na entrada da embalagem fabricante, geralmente a partir de testes internos. Normalmente, este teste é realizado sob condições de laboratório e pode representar uma situação "ideal", Embora o coeficiente de atrito real possa variar amplamente, dependendo de um número de fatores no campo. Para prever com mais precisão os valores de FY, um recurso tem foi adicionado ao aplicativo de software para permitir que o usuário final insira o Força de atrito medido real obtida a partir dos testes de diagnóstico de cada válvula de controle. Com base nos dados reais no site, o programa irá calcular o valor real de fy medido real da embalagem da válvula para cada válvula individual.

O objetivo é Colete pontos de dados suficientes para que os padrões possam ser modificados com base no campo dados para prever com mais precisão o atrito real. Esses dados fornecem a capacidade Para comparar dados agregados. Quando plotado para uma planilha, os dados mostram como Certos tipos de pacotes se comparam em relação aos seus valores reais de FY. Uma das comparações mais significativas é o valor real da FY do padrão Grupo de preenchimento de fios e grafite versus o grupo de preenchimento baseado em PTFE.

Compare real valores

Aproximadamente 1.000 registros foram comparados e o valor médio real do EF foi calculado para cada tipo de pacote. Conforme mostrado na Tabela 1, o valor médio real do EF do Embalagem contendo anel de fio trançado e grafite flexível moldada sem PTFE foi de 0,065; o valor médio real do EF do anel trançado do PTFE com o moldado O anel de vedação flexível foi de 0,053; aquelas embalagens contendo anéis trançados de PTFE Sem anéis de grafite flexíveis formados por matriz, tiveram um valor real de 0,043.

Apesar de O conjunto de dados é relativamente pequeno devido ao grande número de válvulas que foram testado diagnóstico desde o início do rastreamento de dados, os resultados demonstram A capacidade consistente do empacotamento de válvulas baseado em PTFE para reduzir o atrito. Os dados mostra que o uso de um apoio baseado em PTFE pode reduzir o coeficiente de atrito em cerca de 34%, o que significa um aumento significativo na margem do atuador e operabilidade da válvula.

Com base nisso Dados disponíveis, o empacotamento de válvula PTFE supera a embalagem de grafite e fios em Aplicações da válvula de controle.