Kriyojenik Küresel Vana Sızdırmazlığı Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey

Küresel vananın yapısı basittir, montaj alanı küçüktür ve orta kuvvetle kapatılmıştır, harici itici güçten etkilenmez, bu nedenle çeşitli çalışma koşullarında yaygın olarak kullanılır. Şu anda, LNG terminallerinde ultra kriyojenik küresel vanalar yaygın olarak kullanılmaktadır ve ultra kriyojenik küresel vanaların sayısı, LNG terminallerindeki toplam vana sayısının 80%'sini oluşturmaktadır. Kullanımda olan ultra kriyojenik küresel vanalarda iç sızıntı mevcuttur. Kriyojenik küresel vananın tasarım kriterlerine ve vana sızdırmazlık performansının temel teorisine dayanan bu makale, ultra kriyojenik küresel vananın sızdırmazlığını etkileyen faktörleri analiz etmektedir.

Kriyojenik Küresel Vana Sızdırmazlık Tasarımı

Son derece düşük çalışma sıcaklığı nedeniyle, ultra kriyojenik küresel vananın tasarımı ve imalatı, malzeme seçimi, düşük sıcaklıkta sızdırmazlık, yapısal tasarım, çözelti işlemi, kriyojenik işlem, ısı yalıtımı, kalite kontrolü gibi bir dizi teknik sorunla karşı karşıyadır. bakım, güvenlik vb.

Bu nedenle düşük sıcaklık vanalarının tasarımına yönelik bir dizi katı standart vardır. Uluslararası alanda, BS6364 "Kriyojenik Valf" ve MSSP-134 "Gövde/kapak Uzantıları Gereksinimleri Dahil Kriyojenik Hizmet Valfleri" standartları esas olarak benimsenmiştir. Bu iki standart, kriyojenik küresel vananın tasarım ve üretiminin kilit noktalarını ve kurallarını belirler. JB/t7749 “Kriyojenik Vana Teknik Şartnamesi” standardı, BS6364 “Kriyojenik Vana”ya göre dönüştürülmüştür.

Kriyojenik küresel vana tasarımında genel vana tasarım ilkelerinin yanı sıra, kullanım koşullarına göre kriyojenik küresel vana tasarımının özel gereksinimlerine uyulacaktır.

1. Vana, düşük sıcaklıklı sistemin önemli bir ısı kaynağı haline gelmemelidir, çünkü ısı girişi sadece termal verimliliği azaltmakla kalmayacak, aynı zamanda girişin çok fazla olması durumunda dahili akışkanın hızla buharlaşmasına da neden olacak ve bu da anormal basınç artışına ve tehlikeye neden olacaktır. .
2. Düşük sıcaklıktaki ortam, el çarkının çalışması ve salmastra sızdırmazlık performansı üzerinde zararlı bir etkiye sahip olmayacaktır.
3. Düşük sıcaklıktaki ortamla doğrudan temas halinde olan vana düzeneği patlamaya ve yangına dayanıklı yapıya sahip olacaktır.
4. Düşük sıcaklıkta çalışan valf düzeneği yağlanamayacağından sürtünme parçalarının aşınmasını önleyecek yapısal önlemler alınacaktır.

Kriyojenik küresel vananın tasarım sürecinde, kriyojenik küresel vananın sirkülasyon kapasitesi gibi genel gerekliliklere ek olarak, kriyojenik küresel vananın teknik seviyesinin daha iyi değerlendirilebilmesi için diğer bazı göstergelerin de dikkate alınması gerekir.

Genellikle kriyojenik küresel vananın teknik seviyesi, enerji tüketiminin makul olup olmadığı ölçülerek değerlendirilir.

1. Kriyojenik küresel vananın yalıtım performansı.
2. Kriyojenik küresel vananın soğutma performansı.
3. Kriyojenik küresel vana contasının çalışma performansı.
4. Kriyojenik küresel vana yüzeyinin donmamış olması durumu.

Kriyojenik küresel vananın çalışma ortamı genel vanadan oldukça farklıdır. Düşük sıcaklık valfinin tasarımı, üretimi ve muayenesi sürecinde, valf tasarımı, üretimi ve muayenesine ilişkin genel kurallara ek olarak, düşük sıcaklık valfinin bulunduğu ortama göre uygun ayarın yapılmasına da dikkat edilmesi gerekir.

Kriyojenik Küresel Vana Sızdırmazlığının Temel Teorisi

Valf sızdırmazlığını etkileyen ana faktörler, sızdırmazlık çiftinin yapısı, sızdırmazlık yüzeyinin spesifik basıncı, ortamın fiziksel özellikleri ve sızdırmazlık çiftinin kalitesi vb.'dir. Bununla birlikte, yalnızca valfin sızdırmazlık prensibi ve Sızdırmazlık performansını etkileyen çeşitli faktörler tam olarak dikkate alındığında, sızdırmazlığın sağlanması için sızıntı önlenebilir.

Düzlem contayı örnek alarak, sızdırmazlık yüzeyinin bağlantısındaki sızdırmazlık problemini inceleyin ve sızdırmazlık ilkesi basitçe açıklanır. Sızdırmaz bağlantı prensibi Şekil 1'de gösterilmektedir. Kap belirli bir basınçta sıvı ve gazla doldurulur ve kapak plakası ile kapatılır. Kaptaki ortamın statik basıncı FJ = a × P'dir.

FJ - orta kuvvet, N
A — kapak plakasına etki eden ortamın alanı, mm2
P - kaptaki ortamın statik basıncı, MPa

Kapak plakasını şekilde gösterilen konumda tutmak için, kap ile kapak plakası arasındaki temas yüzeyine dikey yönde, yalnızca uç yüzün oturmasını sağlayacak şekilde F = FJ dış kuvveti uygulanmalıdır. Ancak sızdırmazlık yüzeyi ideal bir düzlemde olduğunda, derz yüzeyinden ortam geçemez. Temas yüzeyinin sızdırmazlığını sağlamak için, sızdırmazlık yüzeyleri arasında karşılıklı kuvvet oluşturulmalı, yani kapak plakası konteynere sıkıca bastırılmalıdır. F > FJ kuvveti olduğunda, birleşik sızdırmazlık yüzeyinde belirli bir özgül basınç oluşacak ve düzlemdeki mevcut düzlük, bu özgül basınç nedeniyle deforme olacaktır. Deformasyon malzemenin elastik sınırı dahilindeyse ve çok az artık deformasyon varsa, temas yüzeyine F kuvveti uygulandığında sızdırmazlık özelliği garanti edilebilir. Contanın spesifik basıncının yanı sıra, bağlantının sızdırmazlığını sağlayan faktörler arasında conta çiftinin yapısı vb. de yer alır. Ancak bu faktörler dizisinde sızdırmazlık yüzeyleri arasındaki spesifik basınç önemli bir rol oynar.

Kriyojenik Küresel Vananın Sızdırmazlık Elemanları

Küresel vananın yapısı basit olmasına rağmen, orta basınçlı ve bilyenin özel yapısına sahip, kendinden contalı bir vanadır, bu nedenle küresel vananın son sızdırmazlığını etkileyen birçok faktör vardır.

1. Sızdırmazlık Çiftinin Kalitesi

Küresel vana sızdırmazlık çiftinin kalitesi esas olarak bilyenin yuvarlaklığına ve bilya ile valf yuvası arasındaki sızdırmazlık yüzeyinin yüzey pürüzlülüğüne yansır. Bilyanın yuvarlaklığı, bilye ile valf yuvası arasındaki uyumu etkiler. Uyum derecesi yüksekse, sızdırmazlık performansını artırmak için sızdırmazlık yüzeyi boyunca hareket eden sıvının direnci artırılacaktır. Genel olarak kürenin yuvarlaklığının 9. derece olması gerekmektedir.

Sızdırmazlık yüzeyinin yüzey kalitesi sızdırmazlık üzerinde büyük etkiye sahiptir. Yüzey kalitesi düşük ve özgül basınç küçük olduğunda sızıntı artar. Spesifik basınç büyük olduğunda, sızdırmazlık yüzeyindeki mikro tırtıklı tepe düzleştiğinden ve yumuşak sızdırmazlık yüzeyinin bitişinin sızdırmazlık performansı üzerindeki etkisi çok daha küçük olduğundan, son katın sızıntı üzerindeki etkisi önemli ölçüde azalır. metalden metale sert sızdırmazlık.

Sızdırmazlık çiftleri arasındaki boşluğun akışkan molekülünün çapından küçük olması durumunda akışkanın sızmasının önlenebileceği görüşüne göre, akışkanın sızmasını önleyecek boşluğun 0,003 μ M'den az olması gerektiği düşünülebilir. Bununla birlikte, ince öğütmeden sonra bile metal yüzey tepesinin yüksekliği hala 0,1 μm'den fazladır, bu da su molekülünün çapından 30 kat daha büyüktür.

Bu nedenle, sızdırmazlık performansını yalnızca sızdırmazlık yüzeyinin iyileştirilmesiyle iyileştirmek zordur. Sızdırmazlık çiftinin kalitesi sadece sızdırmazlık performansını etkilemez, aynı zamanda küresel vananın servis ömrünü de doğrudan etkiler. Bu nedenle imalatta sızdırmazlık çiftinin kalitesinin arttırılması gerekmektedir.

2. Spesifik Basıncı Mühürleyin

Sızdırmazlık spesifik basıncı, sızdırmazlık yüzeyinin birim alanına etki eden basıncı ifade eder. Contanın özgül basıncı, vananın ön ve arka kısmı arasındaki basınç farkından ve dış sızdırmazlık kuvvetinden kaynaklanır. Spesifik basınç, küresel vananın sızdırmazlığını, güvenilirliğini ve servis ömrünü doğrudan etkiler. Sızıntı basınç farkıyla ters orantılıdır. Test, diğer aynı koşullar altında sızıntının basınç farkının karesiyle ters orantılı olduğunu, dolayısıyla basınç farkının artmasıyla sızıntının azalacağını göstermektedir.

Basınç farkı contanın spesifik basıncını belirlemek için önemli bir faktördür. Bu nedenle, ultra kriyojenik küresel vananın sızdırmazlık performansı için sızdırmazlık spesifik basıncı çok önemlidir. Küreye uygulanan contanın özgül basıncı çok büyük olmayacaktır. Çok büyükse, sızdırmazlık için iyidir, ancak vananın çalışma torkunu artıracaktır, bu nedenle sızdırmazlık basıncının makul seçimi, ultra kriyojenik küresel vananın sızdırmazlığını sağlamanın öncülüdür.

3. Akışkanın Fiziksel Özellikleri

(1) Viskozite

Sıvının geçirgenliği viskozitesi ile yakından ilişkilidir. Aynı koşullar altında sıvının viskozitesi ne kadar yüksek olursa geçirgenliği de o kadar küçük olur. Gaz ve sıvının viskozitesi çok farklıdır. ① Gazın viskozitesi sıvınınkinden onlarca kat daha küçüktür, dolayısıyla geçirgenliği doymuş buhar dışında sıvınınkinden daha güçlüdür. Doymuş buharın sızdırmazlığını sağlamak kolaydır. ② Sıkıştırılmış gazlar sıvılara göre daha kolay sızar.

(2) Sıcaklık

Bir akışkanın geçirgenliği, viskozitesinin değiştiği sıcaklığa bağlıdır. Gaz sıcaklığının kareköküyle orantılı olan sıcaklık artışıyla gazın viskozitesi artar. Aksine, sıcaklığın küpüyle ters orantılı olan sıcaklık artışıyla sıvının viskozitesi keskin bir şekilde azalır. Ayrıca sıcaklık değişiminden kaynaklanan parça boyutunun değişmesi, sızdırmazlık bölgesindeki sızdırmazlık basıncının değişmesine ve sızdırmazlığın zarar görmesine yol açacaktır. Düşük sıcaklıktaki sıvının sızdırmazlığı için etki özellikle önemlidir. Sıvıyla temas halindeki conta çiftinin sıcaklığı genellikle gerilim altındaki parçalarınkinden daha düşüktür, böylece conta çifti parçaları büzülebilir ve gevşeyebilir. Düşük sıcaklıkta sızdırmazlık karmaşıktır ve çoğu sızdırmazlık malzemesi düşük sıcaklıkta başarısız olur. Bu nedenle sızdırmazlık malzemeleri seçilirken sıcaklığın etkisi dikkate alınmalıdır.

(3) Yüzey hidrofilikliği

Yüzeyde ince bir yağ filmi olduğunda, temas yüzeyinin hidrofilikliği bozulur ve sıvı kanalı tıkanır, dolayısıyla sıvının kılcal damardan geçmesini sağlamak için büyük bir basınç farkına ihtiyaç vardır.

Bu nedenle bazı küresel vanalarda sızdırmazlık performansını ve servis ömrünü artırmak için sızdırmazlık gresi kullanılır. Gres contasını kullanırken, kullanım sırasında yağ filminin azalması durumunda gres takviyesine dikkat edin. Kullanılan gres akışkan ortamda çözünmeyecek ve buharlaşmayacak, sertleşmeyecek veya başka kimyasal değişikliklere uğramayacaktır. Düşük sıcaklık küresel vanası için sızdırmazlık gresi uygun değildir. Ultra düşük sıcaklık koşullarında, gresin çoğu camlaştırılacaktır.

4. Yapısal Boyut

(1) Conta Alt Yapısı

Sızdırmazlık çifti kesinlikle sert değildir. Sızdırmazlık kuvveti veya sıcaklık değişiminin ve diğer faktörlerin etkisi altında, yapı boyutu kaçınılmaz olarak değişecek, bu da sızdırmazlık çiftleri arasındaki etkileşimi değiştirecek ve sonuç, sızdırmazlık performansının azalması olacaktır. Bu değişikliği telafi etmek için conta bir miktar elastik deformasyona tabi tutulur. Şu anda, bazı küresel vana yuvaları elastik dengeleme veya metal elastik destekli yapısal formu benimsiyor ve bazı küresel gövdeler de elastik bilye yapısını benimsiyor. Bunların hepsi sızdırmazlık performansını iyileştirmenin olumlu yollarıdır.

(2) Sızdırmazlık Yüzeyi Genişliği

Sızdırmazlık yüzeyinin genişliği gözeneklerin uzunluğunu belirler. Genişlik arttığında gözenekler boyunca akış yolu doğru orantılı olarak artarken, ters orantılı olarak sızıntı azalır. Ama gerçek bu değil. Sızdırmazlık çiftinin temas yüzeyi tamamen tutarlı olamaz. Deformasyon meydana geldiğinde sızdırmazlık yüzeyinin genişliği sızdırmazlıkta etkili bir rol oynayamaz. Öte yandan, sızdırmazlık yüzeyi genişliğinin artmasıyla birlikte ihtiyaç duyulan sızdırmazlık kuvvetinin de artması gerekir, bu nedenle sızdırmazlık yüzeyi genişliğinin makul bir şekilde seçilmesi önemlidir.

(3) Conta Halkası Boyutu

PCTFE conta halkası ultra kriyojenik küresel vanada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, PCTFE'nin doğrusal genleşme katsayısı, düşük sıcaklıkta metalinkinden çok daha yüksektir, bu nedenle PCTFE'nin conta halkası, düşük sıcaklıkta küçülecek ve boyutu daha küçük olacaktır. Sonuç olarak bilyenin özgül basıncı azalır ve bilya ile valf yuvası arasında bir sızıntı kanalı oluşturulur. Bu nedenle PCTFE conta halkasının boyutu da ultra kriyojenik küresel vananın sızdırmazlığını etkileyen önemli bir faktördür. Tasarımda düşük sıcaklıkta boyut küçülmesinin etkisi dikkate alınmalı ve süreçte soğuk montaj prosesi benimsenmelidir.

Kriyojenik Küresel Vana Sızdırmazlığının Sonucu

Kriyojenik vananın tasarım kriterlerine ve vana sızdırmazlığının temel teorisine dayanarak, bu makale, kriyojenik küresel vananın sızdırmazlığını etkileyen, sızdırmazlık çiftinin kalitesi, sızdırmazlık spesifik basıncı, akışkanın fiziksel özellikleri ve sızdırmazlık gibi faktörleri analiz etmektedir. Sızdırmazlık çiftinin yapısı ve boyutu.

İlgili Etiketler :