Na indústria de energia nuclear, as válvulas de bloqueio são equipamentos importantes para controlar o fluxo de mídia e cortar tubulações, e têm altos requisitos de segurança e confiabilidade. Especialmente em aplicações de nível nuclear, o design das válvulas de bloqueio precisa atender a condições de trabalho rigorosas, incluindo alta temperatura, alta pressão, ambientes corrosivos, etc. CHNLGVF | A China Great Dry Valve está comprometida em promover o desenvolvimento de alta qualidade e a fabricação de válvulas de bloqueio pneumáticas de grau nuclear. Este artigo começará com a capacidade de fluxo e características de vedação bidirecional, discutirá a otimização do design das válvulas de bloqueio e proporá novos conceitos de design para melhorar o desempenho das válvulas globo de energia nuclear na aplicação.

Válvula de paragem pneumática controla o fluxo de mídia ao acionar o movimento de abertura e fechamento do disco da válvula através de um atuador pneumático. Devido à sua velocidade de resposta rápida e alta precisão de controle, as válvulas de paragem pneumáticas são amplamente utilizadas em sistemas de energia nuclear. As válvulas de paragem pneumáticas de grau nuclear geralmente precisam ter as seguintes características:

Sob condições de alto fluxo, a válvula deve manter uma baixa resistência ao fluxo para garantir um fluxo suave do meio. A capacidade de fluxo é geralmente medida pelo coeficiente de fluxo (valor Cv) da válvula. Quanto maior o valor de Cv, melhor o desempenho de fluxo da válvula.

Selagem bidirecional significa que a válvula ainda pode garantir uma vedação eficaz quando a pressão do meio em ambos os lados está equilibrada ou revertida. As válvulas de bloqueio tradicionais geralmente têm apenas capacidades de vedação unidirecional, mas em condições de operação de energia nuclear, a direção do fluxo frequentemente muda, portanto, um design de vedação bidirecional é particularmente importante.

Válvulas globo em sistemas de energia nuclear frequentemente precisam suportar temperaturas e pressões extremas, portanto, os materiais das válvulas e as estruturas de vedação devem ser capazes de manter um desempenho estável nessas condições por um longo período de tempo.

A capacidade de fluxo de uma válvula globo é principalmente afetada pelo design do canal da válvula e pela forma do disco da válvula. No design tradicional da válvula globo, o disco da válvula geralmente adota uma estrutura plana ou cônica. No entanto, essas duas estruturas ainda produzirão resistência ao fluxo do meio quando totalmente abertas, reduzindo o coeficiente de fluxo da válvula. Para melhorar a capacidade de fluxo, otimizar o design do canal da válvula e reduzir a resistência local ao fluxo tornaram-se fundamentais.

Para reduzir a resistência ao fluxo, a CHNLGVF otimizou a geometria do canal interno da válvula de bloqueio através da análise de simulação de mecânica dos fluidos. O design do canal aerodinâmico pode reduzir efetivamente a turbulência e o vórtice do meio ao fluir através da válvula, aumentando assim o valor Cv. Essa otimização não só melhora o desempenho do fluxo, mas também reduz a perda de pressão, garantindo o desempenho de vedação.

Os selos cônicos são amplamente utilizados no design de vedação das válvulas globo. Sua estrutura cônica fornece uma área de contato maior quando a válvula está fechada, melhorando assim o efeito de vedação. No entanto, quando a válvula está aberta, a estrutura do selo cônico pode ter um certo impacto na capacidade de fluxo. Para isso, a CHNLGVF丨中國大乾閥門 adota um design otimizado do ângulo do cone para garantir o efeito de vedação, minimizando a obstrução do disco da válvula ao fluido.

Nos sistemas de energia nuclear, a direção do fluxo do meio pode se inverter à medida que as condições de operação do sistema mudam, e o design tradicional de vedação unidirecional não pode atender a essa demanda. Para melhorar a capacidade de vedação bidirecional da válvula de bloqueio, deve ser adotada uma estrutura de vedação com capacidade de suporte de pressão bidirecional para garantir que a válvula possa fornecer um desempenho de vedação confiável, independentemente da direção do fluxo.

Para melhorar o desempenho de vedação bidirecional, a CHNLGVF introduziu uma estrutura de vedação de anel C metálico no design da válvula de bloqueio. O anel C possui excelente capacidade de recuperação elástica e pode manter um bom desempenho de vedação adaptativa sob diferentes condições de pressão. Comparados com as vedantes tradicionais, os anéis C metálicos têm um efeito de vedação mais estável sob alta temperatura e pressão, e podem manter a mesma capacidade de vedação quando a direção do fluxo muda.

A CHNLGVF丨中國大乾閥門 adota um esquema de design que combina selos cônicos e selos metálicos em forma de anel C para garantir que a válvula de bloqueio possa fornecer um desempenho de vedação bidirecional estável sob diferentes direções de fluxo e diferentes condições de pressão. O selo cônico fornece uma vedação mecânica preliminar quando a válvula está fechada, enquanto o anel metálico em forma de C melhora ainda mais o efeito de vedação por meio de sua deformação elástica. Este design melhora significativamente a confiabilidade de vedação da válvula de bloqueio sob condições de trabalho complexas.

Em condições de trabalho extremas, as válvulas de paragem pneumáticas tradicionais frequentemente sofrem de falha de vedação da válvula ou dificuldade de operação devido à expansão térmica e à diferença de pressão elevada. Para enfrentar esse desafio, a CHNLGVF propôs um novo design de estrutura do corpo da válvula, utilizando um corpo de válvula e estrutura de haste de válvula de compensação adaptativa. Sob condições de alta temperatura, as diferentes taxas de expansão do corpo da válvula e da haste da válvula são equilibradas através do mecanismo de compensação projetado para garantir que a válvula abra e feche flexivelmente sem afetar o desempenho de vedação.

Ao melhorar a capacidade de fluxo da válvula de bloqueio, o desempenho de vedação não pode ser ignorado. A CHNLGVF propôs um conceito de design equilibrado e encontrou o melhor ponto de equilíbrio entre o fluxo e a vedação por meio de simulação de fluidos e testes experimentais. Especificamente, otimizando parâmetros como o ângulo do cone e a rugosidade da superfície do disco da válvula e do assento da válvula, a resistência ao fluxo da válvula é grandemente reduzida quando está totalmente aberta, enquanto ainda pode fornecer uma vedação confiável em ambas as direções quando está fechada.

Com o avanço contínuo da tecnologia inteligente, a CHNLGVF丨中國大乾閥門 também introduziu tecnologia de controle e monitoramento inteligente em válvulas de paragem pneumáticas. Através de sensores e sistemas de aquisição de dados, o status de funcionamento da válvula é monitorado em tempo real, incluindo parâmetros-chave como posições de abertura e fechamento, pressão de vedação, etc. Através do sistema de controle inteligente, não só a válvula pode ser controlada remotamente, mas os parâmetros de operação da válvula também podem ser ajustados automaticamente de acordo com as mudanças no ambiente de trabalho para garantir que a válvula esteja sempre na melhor condição de funcionamento. Este design melhora significativamente a segurança e confiabilidade das válvulas de paragem de grau nuclear.

A fabricação de válvulas de paragem de grau nuclear requer uma precisão extremamente alta para garantir a sua operação estável em condições de trabalho extremas. A CHNLGVF | A China Daiguan Valve introduziu tecnologia avançada de usinagem CNC e equipamentos de teste de precisão para garantir a precisão de processamento dos componentes-chave da válvula (como assentos de válvula, discos de válvula e componentes de vedação). Através do controle de alta precisão do centro de usinagem CNC, os vários erros dimensionais da válvula podem ser controlados dentro de uma faixa muito pequena, garantindo seu desempenho estável em diferentes condições de trabalho.

Antes de a válvula sair da fábrica, todas as válvulas de paragem pneumáticas de grau nuclear devem passar por rigorosos testes de confiabilidade, incluindo testes de capacidade de fluxo em condições de alta temperatura e alta pressão, testes de desempenho de vedação bidirecional e testes de vida útil por fadiga. A CHNLGVF simula o ambiente real do sistema de energia nuclear para verificar o desempenho da válvula e garantir sua operação estável a longo prazo em aplicações práticas. Além disso, a empresa estabeleceu padrões de teste internos mais rigorosos para garantir ainda mais a alta qualidade de seus produtos.

Com o desenvolvimento da ciência dos materiais, as válvulas de paragem pneumáticas de grau nuclear terão mais espaço para inovação na seleção de materiais no futuro. A CHNLGVF planeja pesquisar novos materiais de alta resistência à temperatura e à corrosão, como materiais compósitos de matriz cerâmica, ligas de alto ponto de fusão, etc., para melhorar o desempenho das válvulas de paragem em condições de trabalho extremas.

Embora os anéis de vedação de metal C tenham se saído bem nas aplicações atuais, em futuros projetos, a adaptabilidade e durabilidade da estrutura de vedação precisam ser ainda mais aprimoradas. Através da melhoria de materiais e processos, é garantido que o desempenho de vedação da válvula de bloqueio possa operar de forma estável em temperaturas mais altas e condições de trabalho mais complexas.

No futuro, com a popularização da fabricação inteligente, a produção e gestão de válvulas de paragem pneumáticas de grau nuclear irão desenvolver-se ainda mais na direção da inteligência e digitalização. A CHNLGVF丨中國大乾閥門 continuará a introduzir linhas de produção inteligentes e sistemas de gestão digital, e a otimizar continuamente a produção e gestão de válvulas de paragem através da análise de big data e aprendizagem automática.