대직경 삼중이심금속 경화밀봉 버터플라이 밸브는 석유, 화학, 금속, 전력 및 기타 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 그들은 조밀한 구조, 우수한 밀봉 성능, 고온 및 고압 저항, 강한 부식 저항을 갖추고 있습니다. 특히 대직경 응용에서 독특한 장점을 보여줍니다. 그러나 밸브의 직경이 증가함에 따라 유체가 밸브에 가하는 힘이 급격히 증가하고, 유체-구조 결합에 의한 진동 문제가 더욱 두드러집니다. 이 진동은 밸브의 작동 안정성뿐만 아니라 구조적 피로 손상을 일으키고 수명을 단축시킬 수도 있습니다. CHNLGVF丨중국 대건 밸브는 이러한 문제에 대응하여 대직경 삼중이심금속 경화밀봉 버터플라이 밸브의 유체-고체 결합 진동 특성을 연구하고 구조 최적화 전략을 제안하여 고품질 버터플라이 밸브의 개발 및 제조에 대한 이론적 근거와 실용적 지침을 제공합니다.

전통적인 나비 밸브와 비교하여, 삼중 편심 나비 밸브는 밸브 축이 밸브 좌석 중심에 대해 축 방향 편심 및 반경 편심을 포함한 3차원 편심 디자인을 갖추고 있습니다. 또한 밸브 좌석 원뿔 표면과 나비판의 기하적 편심도를 포함합니다. 이 디자인은 밸브의 개폐 과정 중 나비판과 밸브 좌석 간의 접촉이 매우 작은 영역에서만 이루어지도록 하여 마찰과 마모를 줄이고 밸브의 수명을 연장시킵니다.

삼중 이심 버터플라이 밸브의 작동 원리는 주로 3차원 기하학적 이심 효과에 의존합니다. 밸브가 열릴 때, 버터플라이 판은 빠르게 밸브 시트에서 분리되어 마찰 저항을 줄입니다. 닫히는 과정에서는 버터플라이 판이 점차 접촉하여 테이퍼 밸브 시트를 만들어 균일한 밀봉 힘을 만듭니다. 삼중 이심 디자인은 버터플라이 밸브의 밀봉 성능과 작동 효율을 효과적으로 향상시킵니다. 특히 고온 및 고압에서 안정적인 밀봉 효과를 유지합니다.

대직경 버터플라이 밸브는 유체 운반 및 제어 과정에서 큰 장점을 가지고 있지만 직경이 커질수록 유체 압력이 밸브에 가하는 힘이 상당히 증가합니다. 이러한 힘에는 충격력, 회전 토크 및 진동이 포함되며, 이는 대직경 조건에서 버터플라이 밸브의 구조적 안정성, 밀봉 및 수명에 심각한 도전을 제기합니다. 따라서 대직경 조건에서 버터플라이 밸브의 구조적 설계를 최적화하고 유체-고체 결합으로 인한 진동을 줄이는 방법은 해결해야 할 긴급한 문제입니다.

대형 삼중 편심 버터플라이 밸브의 유동장 특성은 유체-구조 결합 진동을 연구하는 중요한 기초입니다. 고유동률에서 유체가 밸브를 통과할 때 발생하는 소용돌이, 난류 및 지역 압력 변화는 밸브 본체와 밸브 플레이트에 충격력과 유도 진동을 일으킵니다. 유동장 특성은 주로 다음과 같습니다:

유체 속도 분포: 밸브를 통과하는 유체의 속도 필드는 불균일하며 특히 나비판 근처에서 강한 소용돌이와 압력 그래디언트를 생성하며, 이는 밸브에 불안정한 힘을 발생시킵니다.

압력 분포 및 압력 차이: 대직경 밸브의 입구와 출구 사이에는 큰 압력 차이가 있습니다. 특히 지역 개폐 과정 중에는 지역 유동장의 압력이 급격하게 변화하여 밸브 플레이트가 큰 압력 변동을 겪어 진동을 유발합니다.

CFD (Computational Fluid Dynamics) 기술은 대형 삼중 이심식 버터플라이 밸브의 유동장 특성을 다양한 작동 조건에서 정확하게 시뮬레이션할 수 있으며, 밸브의 개방, 폐쇄 및 다양한 개방 상태에서의 유동장 변화를 분석할 수 있습니다. 이러한 데이터는 후속 진동 분석을 위한 중요한 참고 자료를 제공합니다.

유체-구조 상호작용 (FSI)은 유체와 구조물 간의 동적 상호작용 과정을 의미합니다. 대직경 버터플라이 밸브에서 유체가 밸브 플레이트와 밸브 본체에 미치는 영향은 구조물의 탄성 변형을 일으킵니다. 구조물의 변형은 다시 유체의 흐름 상태에 영향을 미칩니다. 두 요소가 함께 작용하여 진동 현상을 형성합니다. 유체-구조 결합의 주요 특징은 다음과 같습니다:

터뷸런스 유발 진동: 유체가 버터플라이 밸브를 통과할 때 형성되는 터뷸런스는 밸브 플레이트에 불안정한 맥박력을 가하며, 밸브 플레이트가 주기적으로 진동하도록 합니다. 이 진동은 구조물 내에서 응력 집중을 일으키고 구조적 피로 손상을 일으킬 수 있습니다.

압력 변동 및 공명: 유체 유동 주파수가 밸브 본체 또는 밸브 플레이트의 고유 주파수에 가까울 때 구조 공명이 유발됩니다. 공명은 진동 진폭을 증폭시키고 심각한 경우 밸브 구조에 손상을 일으킬 수 있습니다.

고유 진동 및 자기 흥분: 고유 진동이 발생할 수 있는 밸브의 지역에서 유체 흥분 현상이 발생할 수 있으며, 특히 회오리 유출로 인한 자기 흥분 진동이 발생할 수 있어서, 나비판 및 밸브 본체의 구조적 안정성에 도전을 제공합니다.

대형 직경 삼중 이심 버터플라이 밸브의 핵심 부품인 버터플라이 플레이트, 밸브 시트 및 밸브 바디는 고압 유체의 작용으로 복잡한 기계 응력을 견딜 것입니다. 이러한 응력은 주로 전단 응력, 유체 역학 압력에 의한 압축 응력 및 구조의 자체 무게에 의한 응력 집중을 포함합니다. 응력 집중은 지역적인 플라스틱 변형을 일으킬 수 있으며, 특히 장기간 사용 중에는 피로 손상이 더욱 두드러질 수 있습니다.

유한 요소 해석(FEA)은 밸브 구조의 응력 분포와 변형을 정확하게 시뮬레이션할 수 있습니다. 다양한 작업 조건에서 응력 분포를 분석함으로써 응력 집중 영역을 찾아내고, 구조 최적화와 재료 선택을 통해 밸브 수명에 미치는 응력 집중의 영향을 줄일 수 있습니다.

반응은 버터플라이 밸브 진동의 주요 문제 중 하나입니다. 밸브의 고유 주파수가 유체 자극 주파수에 가까울 때, 구조물에서 공진이 발생할 수 있습니다. 공진은 진동 진폭을 크게 증폭시킬 수 있으며, 밸브 구성 요소의 피로 손상이나 밀봉 고장을 유발할 수 있습니다. 따라서, 버터플라이 밸브 설계 시 공진 문제를 피하는 방법을 고려해야 합니다.

버터플라이 밸브의 고유 주파수는 모달 분석을 통해 얻을 수 있으며 유체 역학 분석과 결합하여 유체 유도 활성 주파수를 계산할 수 있습니다. 공진을 피하기 위해 밸브 본체와 밸브 플레이트의 구조 매개변수를 조정하여 그들의 고유 주파수가 유체 유도 주파수에서 멀리 떨어지도록 만들어 공진이 발생하지 않도록 할 수 있습니다.

유체-구조 결합 진동이 버터플라이 밸브 성능에 미치는 영향을 줄이기 위해 밸브 플레이트의 형태를 최적화하는 것은 중요한 전략 중 하나입니다. 밸브 플레이트의 유선형 디자인은 유체가 밸브 플레이트에 미치는 영향을 효과적으로 줄이고 소용돌이와 난류의 발생을 줄일 수 있습니다. 또한, 밸브 플레이트의 강성을 높이고 합리적인 질량 분포를 갖추는 것은 그의 안티 진동 성능을 향상시킬 수 있습니다.

소재 선택은 대직경 삼중이심 버터플라이 밸브의 진동특성에 중요한 영향을 미칩니다. CHNLGVF | 중국 다강양마오 | 중국 다강양마오는 고강도 합금 소재를 도입하여 밸브 본체와 밸브판의 강성을 높여 진동 저항성을 향상시킵니다. 동시에 새로운 복합 소재의 사용으로 밸브의 무게를 줄이고 유체가 구조에 미치는 영향을 감소시켜 진동폭을 줄일 수 있습니다.

나비 밸브의 진동 효과를 더 줄이기 위해, 밸브 본체 내부나 나비판 표면에 감쇠 재료를 추가할 수 있습니다. 이러한 감쇠 재료는 진동 에너지를 효과적으로 흡수하고 진동의 전달을 줄일 수 있습니다. 동시에 중요한 부분에 탄성 지지대나 충격 흡수기를 추가하여 유체-구조 결합에 의한 진동 문제를 효과적으로 완화할 수도 있습니다.

대형 직경 삼중 이심 버터플라이 밸브의 유동장 특성을 개선하기 위해 밸브 내부 유동 채널의 설계를 최적화함으로써 유체가 밸브를 통과할 때 발생하는 압력 변동과 난류 형성을 줄일 수 있습니다. 예를 들어 적절히 설계된 가이드 플레이트나 가이드 홀은 유체가 부드럽게 밸브를 통과하도록 안내하고 지역적 난류 및 유동 분리를 줄여 진동 위험을 감소시킬 수 있습니다.

대직경 삼중이심 버터플라이 밸브의 연구 및 제조에는 고정밀 가공 기술이 필요합니다. CHNLGVF中國大乾閥門은 CNC 가공 및 3D 프린팅과 같은 첨단 제조 기술을 도입하여 밸브의 핵심 부품의 가공 정밀도를 보장합니다. 특히 밸브 판과 밸브 시트의 가공 중에는 고정밀 CNC 기계 공구가 사용되어 표면 거칠기와 기하학적 정확도를 보장하고 밀봉 표면의 좋은 조정을 보장합니다.

버터플라이 밸브의 진동 특성과 구조적 안정성을 확인하기 위해 CHNLGVF中國大乾閥門은 엄격한 시험과 실험 검증을 실시했습니다. 이는 유동장 시험, 모드 분석, 응력 및 변형 시험 등을 포함하며, 실험실에서 밸브의 다양한 작업 조건 하에서의 작동 상태를 시뮬레이션합니다. 이러한 시험을 통해 밸브 설계의 합리성을 확인할 뿐만 아니라 후속 최적화를 위한 데이터 지원도 제공할 수 있습니다.

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