يجري هذا البحث دراسة عميقة حول الخصائص الديناميكية لفتح وإغلاق صمامات السلامة من نوع الينابيع البخارية عالية المعلمات. من خلال مزيج من التحليل التجريبي والمحاكاة العددية، يتم مناقشة خصائص استجابة الصمام تحت شروط عمل مختلفة وصلابة الينابيع. تظهر نتائج البحث أن صلابة الينابيع هي عامل رئيسي يؤثر على الخصائص الديناميكية لصمامات السلامة، ويتم اقتراح استراتيجية تحسين لتحسين سرعة الاستجابة واستقرار الصمام، مما يعزز الأداء العام للمنتج. يتم استخدام نتائج البحث في البحث والتطوير وتصنيع صمامات السلامة في CHNLGVF丨中國大乾洋貿، مما يوفر الأساس النظري والدعم التقني للشركة لتحسين تنافسيتها في مجال صمامات السلامة البخارية عالية المعلمات.

صمام السلامة من النوع الربيعي؛ اختبار حراري؛ الخصائص الديناميكية؛ محاكاة عابرة؛ صلابة الربيع

الصمامات الأمان عالية المعلمات تستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل الطاقة الكهربائية والصناعة الكيميائية والبترول، وتلعب دورًا هامًا في ضمان تشغيل الأنابيب والمعدات بشكل آمن. تحت ظروف درجة حرارة عالية وضغط عالي، ترتبط خصائص فتح وإغلاق الصمام الأمان مباشرة بثبات وسلامة النظام. تركز الأبحاث الحالية بشكل رئيسي على تحليل الخصائص الثابتة وتحسين معلمات التصميم، بينما تعاني الأبحاث من نقص في تحليل الخصائص الديناميكية لفتح وإغلاقه. استنادًا إلى احتياجات المنتج الفعلية لـ CHNLGVF | الصين الكبرى للتجارة البحرية، تدرس هذه المقالة سلوك الاستجابة الديناميكي لصمامات الأمان عالية المعلمات من نوع الينابيع تحت ظروف عمل معقدة، بهدف الكشف عن العوامل الرئيسية التي تؤثر في خصائصه الديناميكية واقتراح تحسينات تقنية فعالة. الاستراتيجية.

المبدأ الأساسي لصمام السلامة من نوع الينابيع هو توازن ضغط البخار داخل النظام من خلال ضبط صلابة الينابيع وقوة التحميل المسبق للينابيع. عندما يتجاوز ضغط النظام القيمة المحددة، يتم دفع قرص الصمام للفتح لتحرير الضغط؛ وعندما يعود الضغط إلى نطاق آمن، تقوم قوة الينابيع بضغط قرص الصمام مرة أخرى للحفاظ على الختم. خصائص الفتح والإغلاق في هذه العملية ليست متأثرة فقط بصلابة الينابيع وقوة التحميل المسبق، ولكنها مرتبطة أيضًا بشكل وثيق بدرجة حرارة وضغط سائل النظام وحالة تدفق الوسط.

يمكن تقسيم عملية فتح وإغلاق صمام السلامة من النوع الربيعي إلى المراحل التالية:

الحالة التوازنية الأولية: يظل قرص الصمام ومقعد الصمام في اتصال وثيق، وضغط النظام أقل من القيمة المحددة.

مرحلة ضغط الربيع: مع زيادة ضغط النظام، يتم دفع قرص الصمام تدريجيًا للفتح ويبدأ الربيع في الضغط.

الحالة المفتوحة بالكامل: يتم فتح قرص الصمام بالكامل ويتم إطلاق البخار في النظام حتى ينخفض الضغط إلى مستوى آمن.

الحالة المغلقة: عندما يكون ضغط النظام أقل من القيمة المحددة، تعيد قوة الينابيع ضغط قرص الصمام.

تتأثر الخصائص الديناميكية لكل مرحلة بعوامل متعددة مثل صلابة الربيع وامتصاص النظام وعزم الحركة لقرص الصمام. لذلك، يتطلب إجراء اختبارات حرارية ومحاكاة عابرة لتحليل عمق سلوكها الديناميكي.

تم تصميم نظام اختبار حراري عالي الضغط وعالي الحرارة لدراسة الخصائص الديناميكية لصمامات السلامة للبخار عالية المعلمات. يتضمن النظام مولدات بخار، وصمامات تنظيم، وصمامات سلامة بالين، ومستشعرات ضغط، ومستشعرات تدفق، ومعدات أخرى، ويمكنه محاكاة ظروف العمل الحقيقية تحت درجات حرارة وضغوط مختلفة. تم استخدام مواد الينابيع في الاختبار من الصلب 50CrVA، وتم تصميم مجموعات متعددة من صلابات الينابيع (10 نيوتن/مم، 20 نيوتن/مم، 30 نيوتن/مم) لمراقبة تأثيرها على الخصائص في الفتح والإغلاق.

تحت تأثير صلابة الربيع المختلفة، تظهر خصائص فتح وإغلاق صمام السلامة اختلافات واضحة.

عندما تكون صلابة الربيع منخفضة (10 نيوتن/مم): يكون استجابة فتح وإغلاق الصمام أبطأ ويتم تمديد وقت الفتح والإغلاق، ولكن له تأثير تخزين أفضل على تقلب ضغط النظام.

عندما تكون صلابة الربيع عالية (30 نيوتن/مم): يكون الاستجابة في الفتح والإغلاق سريعًا، ولكن من المحتمل حدوث تجاوز واهتزاز متكرر، مما يؤثر على استقرار النظام.

صلابة متوسطة (20 نيوتن/مم): استجابة فتح وإغلاق الصمام متوازنة نسبيًا، مع استقرار ديناميكي جيد وسرعة استجابة.

يمكن رؤية أن اختيار صلابة الربيع بشكل معقول هو المفتاح للتأثير على الخصائص الديناميكية لصمام السلامة.

لكي تكشف بشكل أفضل عن قواعد الاستجابة الديناميكية لصمامات السلامة من النوع الربيعي تحت ظروف عمل مختلفة، قام هذا المقال بإنشاء نموذج محاكاة عابر لفتح وإغلاق الصمام بناءً على طريقة الديناميكا الحسابية للسوائل (CFD). من خلال إدخال معادلة حركة قرص الصمام، ونموذج التزامن بين السوائل والهيكل (FSI)، والخصائص غير الخطية لوسط البخار، يتم محاكاة عملية فتح وإغلاق صمام السلامة بدقة.

يعتمد النموذج على هيكل ثنائي الأبعاد محوري لتبسيط كمية الحساب. توصف قوة النابض بقانون هوك، وتستخدم معادلة نافييه-ستوكس لمحاكاة العملية بأكملها من فتح الصمام الابتدائي إلى الإغلاق الكامل. إعدادات شروط العمل للمحاكاة متماشية مع الاختبارات الفعلية لضمان موثوقية النموذج.

تظهر نتائج المحاكاة أنه تحت صلابات الربيع المختلفة، تظهر سرعة فتح وإغلاق قرص الصمام تغيرات غير خطية كبيرة مع الوقت. بالنسبة للأنابيب ذات الصلابة الأقل، يتحرك قرص الصمام بلطف أكثر، بينما مع الصلابة الأعلى، يتم فتح قرص الصمام بسرعة في وقت قصير، ولكن سيترافق ذلك باهتزاز شديد. من خلال ضبط معامل التخميد، يمكن كبح ظاهرة الاهتزاز إلى حد ما وتحسين الاستقرار الديناميكي للنظام.

استنادًا إلى الاختبار ونتائج المحاكاة أعلاه، يقترح هذا المقال الاستراتيجيات التقنية التالية لتحسين الخصائص الديناميكية لصمامات السلامة عالية المعلمات للبخار:

وفقًا لنطاق ضغط النظام وخصائص الديناميكية لاستجابة فتح وإغلاق الصمام، يتم اختيار صلابة الينابيع المناسبة، ويتم النظر في الخصائص غير الخطية للينابيع في التصميم لمراعاة سرعة الاستجابة الديناميكية والاستقرار.

تقديم التحكم بالتخميد أثناء عملية فتح وإغلاق الصمام. من خلال إضافة مثبط حول قرص الصمام أو اعتماد تصميم غرفة زيت التخميد، يمكن كبح الاهتزاز والتذبذب الزائد لقرص الصمام بشكل فعال، مما يعزز من استقرارية الصمام الديناميكية.

باستخدام مواد سبائك مقاومة للتآكل وتحسين شكل قرص الصمام، يتم تحسين خصائص الاتصال بين قرص الصمام ومقعد الصمام، ويتم تقليل فقد الاحتكاك أثناء عملية الفتح والإغلاق، ويتم تحسين سرعة استجابة الفتح والإغلاق.

تم إدخال تحليل الخصائص الديناميكية واستراتيجيات التحسين في تصميم منتجات صمامات السلامة عالية المعلمات من CHNLGVF丨中國大乾洋貿، مما ساهم في تحسين كبير في السلامة والاستقرار للمنتج. الأحسنيات الرئيسية هي كالتالي:

تصميم القوة المرنة للربيع: استخدام وحدات الربيع ذات الصلابة القابلة للتعديل للتكيف مع ظروف العمل المختلفة.

تكامل أجهزة التحكم في التخميد: يعمل إدخال أجهزة التحكم في التخميد في المواقع الرئيسية على تحسين أداء الاستجابة الديناميكية للصمام.

تحسين المواد وتحسين عملية التصنيع: استخدام مواد عالية القوة ومقاومة للتآكل وإدخال تقنية المعالجة بالدقة لضمان موثوقية المنتج على المدى الطويل تحت ظروف درجات الحرارة العالية والضغط العالي.

يستخدم هذا البحث مزيجًا من التجارب والمحاكاة العددية لإجراء دراسة عميقة للخصائص الديناميكية لفتح وإغلاق صمامات السلامة عالية المعلمات للبخار، ويقترح استراتيجيات تحسين التكنولوجيا الفعالة. تظهر نتائج البحث أن صلابة الربيع وخصائص التخميد هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على الاستجابة الديناميكية لصمام السلامة. توفر بحث هذه المقالة مرجعًا هامًا لـ CHNLGVF丨中國大乾洋貿 في البحث والتطوير وتصنيع منتجات صمامات السلامة للبخار عالية المعلمات.

سيتم التركيز في البحوث المستقبلية على الخصائص الديناميكية لصمامات السلامة تحت مختلف الظروف التشغيلية وتطوير استراتيجيات التحكم الديناميكي بناءً على الذكاء الاصطناعي لتحقيق تحكم أكثر دقة في فتح وإغلاق الصمامات.