En la industria de la energía nuclear, las válvulas de cierre son equipos importantes para controlar el flujo de medios y cortar tuberías, y tienen altos requisitos de seguridad y fiabilidad. Especialmente en aplicaciones de nivel nuclear, el diseño de las válvulas de cierre debe cumplir con condiciones de trabajo estrictas, incluyendo alta temperatura, alta presión, entornos corrosivos, etc. CHNLGVF | 中國大乾閥門 se compromete a promover la I+D de alta calidad y la fabricación de válvulas de cierre neumáticas de grado nuclear. Este artículo comenzará con la capacidad de flujo y las características de sellado bidireccional, discutirá la optimización del diseño de las válvulas de cierre y propondrá nuevos conceptos de diseño para mejorar el rendimiento de las válvulas de globo de energía nuclear en aplicación.

La válvula de cierre neumática controla el flujo de medios al impulsar el movimiento de apertura y cierre del disco de la válvula a través de un actuador neumático. Debido a su rápida velocidad de respuesta y alta precisión de control, las válvulas de cierre neumáticas son ampliamente utilizadas en sistemas de energía nuclear. Las válvulas de cierre neumáticas de grado nuclear suelen necesitar tener las siguientes características:

Bajo condiciones de alto caudal, la válvula debe mantener una baja resistencia al flujo para garantizar un flujo suave del medio. La capacidad de flujo generalmente se mide mediante el coeficiente de flujo (valor Cv) de la válvula. Cuanto mayor sea el valor Cv, mejor será el rendimiento de flujo de la válvula.

El sellado bidireccional significa que la válvula aún puede garantizar un sellado efectivo cuando la presión del medio en ambos lados está equilibrada o invertida. Las válvulas de cierre tradicionales generalmente solo tienen capacidades de sellado unidireccionales, pero en condiciones de operación de energía nuclear, la dirección del flujo a menudo cambia, por lo que un diseño de sellado bidireccional es particularmente importante.

Las válvulas de globo en los sistemas de energía nuclear a menudo deben soportar temperaturas y presiones extremas, por lo que los materiales de la válvula y las estructuras de sellado deben ser capaces de mantener un rendimiento estable bajo estas condiciones durante mucho tiempo.

La capacidad de flujo de una válvula de globo se ve principalmente afectada por el diseño del canal de la válvula y la forma del disco de la válvula. En el diseño tradicional de la válvula de globo, el disco de la válvula suele adoptar una estructura plana o cónica. Sin embargo, estas dos estructuras seguirán produciendo resistencia al flujo del medio cuando estén completamente abiertas, lo que reduce el coeficiente de flujo de la válvula. Para mejorar la capacidad de flujo, la optimización del diseño del canal de la válvula y la reducción de la resistencia local al flujo se han vuelto clave.

Para reducir la resistencia al flujo, CHNLGVF optimizó la geometría del canal interno de la válvula de cierre a través del análisis de simulación de mecánica de fluidos. El diseño del canal aerodinámico puede reducir eficazmente la turbulencia y los vórtices del medio al pasar por la válvula, aumentando así el valor Cv. Esta optimización no solo mejora el rendimiento del flujo, sino que también reduce la pérdida de presión mientras se garantiza el rendimiento de sellado.

Los sellos cónicos son ampliamente utilizados en el diseño de sellado de válvulas de globo. Su estructura cónica proporciona una mayor área de contacto cuando la válvula está cerrada, mejorando así el efecto de sellado. Sin embargo, cuando la válvula está abierta, la estructura del sello cónico puede tener un cierto impacto en la capacidad de flujo. Con este fin, CHNLGVF adopta un diseño optimizado del ángulo cónico para garantizar el efecto de sellado al tiempo que minimiza la obstrucción del disco de la válvula al fluido.

En los sistemas de energía nuclear, la dirección del flujo del medio puede invertirse a medida que cambian las condiciones de operación del sistema, y el diseño tradicional de sellado unidireccional no puede satisfacer esta demanda. Para mejorar la capacidad de sellado bidireccional de la válvula de cierre, se debe adoptar una estructura de sellado con capacidad de soportar presión en ambas direcciones para garantizar que la válvula pueda proporcionar un rendimiento de sellado confiable sin importar cómo cambie la dirección del flujo.

Para mejorar el rendimiento de sellado bidireccional, CHNLGVF introdujo una estructura de sellado de anillo C metálico en el diseño de la válvula de cierre. El anillo C tiene una excelente capacidad de recuperación elástica y puede mantener un buen rendimiento de sellado adaptativo bajo diferentes condiciones de presión. En comparación con los sellos blandos tradicionales, los anillos C metálicos tienen un efecto de sellado más estable bajo alta temperatura y presión, y pueden mantener la misma capacidad de sellado cuando cambia la dirección del flujo.

La válvula de cierre CHNLGVF adopta un esquema de diseño que combina sellos cónicos y sellos metálicos en forma de anillo C para garantizar que la válvula de cierre pueda proporcionar un rendimiento de sellado bidireccional estable bajo diferentes direcciones de flujo y diferentes condiciones de presión. El sello cónico proporciona un sellado mecánico preliminar cuando la válvula está cerrada, mientras que el anillo C metálico mejora aún más el efecto de sellado a través de su deformación elástica. Este diseño mejora significativamente la fiabilidad del sellado de la válvula de cierre en condiciones de trabajo complejas.

En condiciones de trabajo extremas, las válvulas de parada neumáticas tradicionales a menudo sufren de fallas en el sello de la válvula o dificultades en la operación debido a la expansión térmica y la alta diferencia de presión. Para enfrentar este desafío, CHNLGVF propuso un nuevo diseño de estructura del cuerpo de la válvula, utilizando un cuerpo de válvula y una estructura de vástago de válvula de compensación adaptativa. Bajo condiciones de alta temperatura, las diferentes tasas de expansión del cuerpo de la válvula y el vástago de la válvula se equilibran a través del mecanismo de compensación diseñado para garantizar que la válvula se abra y cierre de manera flexible sin afectar el rendimiento de sellado.

Al mejorar la capacidad de flujo de la válvula de cierre, no se puede ignorar el rendimiento de sellado. CHNLGVF propuso un concepto de diseño equilibrado y encontró el mejor punto de equilibrio entre el flujo y el sellado a través de simulaciones de fluidos y pruebas experimentales. Específicamente, optimizando parámetros como el ángulo del cono y la rugosidad de la superficie del disco de la válvula y el asiento de la válvula, la resistencia al flujo de la válvula se reduce considerablemente cuando está completamente abierta, mientras que aún puede proporcionar un sellado bidireccional confiable cuando está cerrada.

Con el continuo avance de la tecnología inteligente, CHNLGVF丨中國大乾閥門 también ha introducido tecnología de control y monitoreo inteligente en válvulas de parada neumáticas. A través de sensores y sistemas de adquisición de datos, se monitorea en tiempo real el estado de funcionamiento de la válvula, incluidos parámetros clave como posiciones de apertura y cierre, presión de sellado, etc. A través del sistema de control inteligente, no solo se puede controlar remotamente la válvula, sino que también se pueden ajustar automáticamente los parámetros de funcionamiento de la válvula según los cambios en el entorno de trabajo para garantizar que la válvula siempre esté en las mejores condiciones de trabajo. Este diseño mejora en gran medida la seguridad y confiabilidad de las válvulas de parada de grado nuclear.

La fabricación de válvulas de cierre de grado nuclear requiere una precisión extremadamente alta para garantizar su funcionamiento estable en condiciones de trabajo extremas. CHNLGVF丨中國大乾閥門 ha introducido tecnología avanzada de mecanizado CNC y equipos de prueba de precisión para garantizar la precisión de procesamiento de los componentes clave de la válvula (como asientos de válvula, discos de válvula y componentes de sellado). A través del control de alta precisión del centro de mecanizado CNC, los diversos errores dimensionales de la válvula pueden controlarse dentro de un rango muy pequeño, garantizando su rendimiento estable en diferentes condiciones de trabajo.

Antes de que la válvula salga de la fábrica, todas las válvulas de parada neumáticas de grado nuclear deben someterse a estrictas pruebas de fiabilidad, incluida la prueba de capacidad de flujo en condiciones de alta temperatura y alta presión, la prueba de rendimiento de sellado bidireccional y la prueba de vida útil por fatiga. CHNLGVF simula el entorno real del sistema de energía nuclear para verificar el rendimiento de la válvula y garantizar su operación estable a largo plazo en aplicaciones prácticas. Además, la empresa ha establecido normas de prueba internas más estrictas para garantizar aún más la alta calidad de sus productos.

Con el desarrollo de la ciencia de materiales, las válvulas de parada neumáticas de grado nuclear tendrán más espacio para la innovación en la selección de materiales en el futuro. CHNLGVF planea investigar aún más nuevos materiales resistentes a altas temperaturas y a la corrosión, como materiales compuestos de matriz cerámica, aleaciones de alto punto de fusión, etc., para mejorar el rendimiento de las válvulas de parada en condiciones de trabajo extremas.

Aunque los sellos de anillo en C de metal han tenido un buen rendimiento en las aplicaciones actuales, en los diseños futuros, la adaptabilidad y durabilidad de la estructura del sello deben mejorarse aún más. A través de la mejora de materiales y procesos, se garantiza que el rendimiento de sellado de la válvula de cierre pueda operar de manera estable bajo temperaturas más altas y condiciones de trabajo más complejas.

En el futuro, con la popularización de la fabricación inteligente, la producción y gestión de válvulas de parada neumáticas de grado nuclear se desarrollarán aún más en la dirección de la inteligencia y la digitalización. CHNLGVF丨中國大乾閥門 continuará introduciendo líneas de producción inteligentes y sistemas de gestión digital, y optimizará continuamente la producción y gestión de válvulas de parada a través del análisis de big data y el aprendizaje automático.