В ядерной энергетике запорные клапаны являются важным оборудованием для контроля потока среды и перекрытия трубопроводов, и имеют высокие требования к безопасности и надежности. Особенно в ядерных приложениях дизайн запорных клапанов должен соответствовать строгим рабочим условиям, включая высокую температуру, высокое давление, коррозионные среды и т. д. CHNLGVF | 中國大乾閥門 стремится к продвижению высококачественного исследования и производства пневматических запорных клапанов ядерного класса. В этой статье будет рассмотрена производительность запорных клапанов в ядерной энергетике, начиная с пропускной способности и двусторонних герметичных характеристик, обсуждается оптимизация дизайна запорных клапанов и предлагаются новые концепции дизайна для улучшения производительности клапанов Глобус в ядерной энергетике.

Пневматический запорный клапан контролирует поток среды, приводя открытие и закрытие заслонки клапана с помощью пневматического привода. Благодаря быстрому времени реакции и высокой точности управления, пневматические запорные клапаны широко используются в ядерных энергетических системах. Ядерные пневматические запорные клапаны обычно должны обладать следующими характеристиками:

При высоких скоростях потока клапан должен сохранять низкое сопротивление потоку, чтобы обеспечить плавный поток среды. Пропускная способность обычно измеряется коэффициентом пропускания (значение Cv) клапана. Чем выше значение Cv, тем лучше производительность потока клапана.

Двустороннее уплотнение означает, что клапан все еще может обеспечивать эффективное уплотнение, когда давление среды с обеих сторон сбалансировано или изменено. Традиционные запорные клапаны обычно имеют возможность уплотнения только в одном направлении, но в условиях работы ядерной энергетики направление потока часто меняется, поэтому двустороннее уплотнение особенно важно.

Клапаны шаровые в ядерных энергетических системах часто должны выдерживать экстремальные температуры и давления, поэтому материалы клапанов и уплотнительные конструкции должны способны обеспечивать стабильную производительность в этих условиях в течение длительного времени.

Пропускная способность шарового клапана в основном зависит от конструкции канала клапана и формы диска клапана. В традиционном дизайне шарового клапана диск клапана обычно имеет плоскую или коническую структуру. Однако эти две структуры все равно создают сопротивление потоку среды при полном открытии, что снижает коэффициент пропускной способности клапана. Для улучшения пропускной способности оптимизация конструкции канала клапана и снижение местного сопротивления потоку стали ключевыми.

Для уменьшения гидравлического сопротивления CHNLGVF丨中國大乾閥門 оптимизировала геометрию внутреннего канала запорного клапана с помощью анализа симуляции флюидодинамики. Стримлайн-дизайн канала позволяет эффективно снизить турбулентность и вихревое движение среды при прохождении через клапан, тем самым увеличивая значение Cv. Эта оптимизация не только улучшает производительность потока, но и снижает потери давления, обеспечивая при этом герметичность.

Конусные уплотнения широко используются в конструкции уплотнения клапанов типа "глобус". Его коническая структура обеспечивает более широкую контактную площадь при закрытом клапане, тем самым улучшая уплотнение. Однако, когда клапан открыт, коническая структура уплотнения может оказать определенное влияние на пропускную способность. Для этого CHNLGVF丨中國大乾閥門 применяет оптимизированный дизайн угла конуса, чтобы обеспечить уплотнение, минимизируя препятствие диска клапана для жидкости.

В ядерных энергетических системах направление потока среды может изменяться при изменении рабочих условий системы, и традиционная конструкция уплотнения в одном направлении не может удовлетворить этому требованию. Для улучшения двунаправленной герметичности запорного клапана необходимо применить конструкцию уплотнения с двунаправленной способностью переноса давления, чтобы обеспечить надежную герметичность клапана независимо от изменения направления потока.

Для улучшения двусторонней герметичности Китайская компания CHNLGVF внедрила металлическую уплотнительную структуру C-кольца в конструкцию запорного клапана. C-кольцо обладает отличной упругой восстановительной способностью и может поддерживать хорошую адаптивную герметичность при различных давлениях. По сравнению с традиционными мягкими уплотнениями, металлические C-кольца имеют более стабильный герметичный эффект при высокой температуре и давлении, и могут сохранять ту же герметичность при изменении направления потока.

Компания CHNLGVF использует дизайн, который объединяет конические уплотнения и металлические уплотнительные кольца, чтобы обеспечить стабильную двунаправленную герметичность запорного клапана при различных направлениях потока и давлениях. Коническое уплотнение обеспечивает предварительное механическое уплотнение при закрытом клапане, а металлическое уплотнительное кольцо дополнительно улучшает герметичность благодаря своему упругому деформированию. Этот дизайн значительно повышает надежность герметичности запорного клапана в сложных рабочих условиях.

При экстремальных рабочих условиях традиционные пневматические запорные клапаны часто сталкиваются с отказом уплотнения клапана или затруднениями в работе из-за теплового расширения и высокого перепада давления. Чтобы справиться с этим вызовом, CHNLGVF丨中國大乾閥門 предложила новый дизайн корпуса клапана, используя адаптивный компенсационный корпус клапана и конструкцию штока клапана. При высоких температурах различные коэффициенты расширения корпуса клапана и штока клапана сбалансированы через специально разработанный компенсационный механизм, чтобы обеспечить гибкое открытие и закрытие клапана без ущерба для герметичности.

При увеличении пропускной способности запорного клапана нельзя пренебрегать герметичностью. CHNLGVF | Китайская крупная компания по производству запорных клапанов предложила сбалансированную концепцию дизайна и нашла оптимальную точку баланса между пропускной способностью и герметичностью с помощью жидкостной симуляции и экспериментального тестирования. Конкретно, путем оптимизации параметров, таких как угол конуса и шероховатость поверхности диска клапана и седла клапана, сопротивление потоку в клапане значительно снижается при полном открытии, при этом он все еще может обеспечивать надежное двустороннее уплотнение при закрытии.

С постоянным развитием интеллектуальных технологий, CHNLGVF丨中國大乾閥門 также внедрила интеллектуальные технологии управления и мониторинга в пневматические запорные клапаны. Через датчики и системы сбора данных статус работы клапана мониторится в реальном времени, включая ключевые параметры, такие как положения открытия и закрытия, давление уплотнения и т. д. Через интеллектуальную систему управления клапаном можно не только управлять удаленно, но и автоматически регулировать рабочие параметры клапана в зависимости от изменений в рабочей среде, чтобы обеспечить, что клапан всегда находится в лучшем рабочем состоянии. Этот дизайн значительно повышает безопасность и надежность запорных клапанов ядерного уровня.

Производство запорных клапанов ядерного класса требует чрезвычайно высокой точности, чтобы обеспечить их стабильную работу в экстремальных условиях работы. CHNLGVF | Китайская крупная компания по производству клапанов внедрила передовые технологии ЧПУ и точное испытательное оборудование для обеспечения точности обработки ключевых компонентов клапана (таких как седла клапана, диски клапана и уплотнительные компоненты). Через высокоточное управление центром ЧПУ можно контролировать различные размерные ошибки клапана в очень узком диапазоне, обеспечивая его стабильную производительность в различных условиях работы.

Перед тем как клапан покидает завод, все пневматические запорные клапаны ядерного класса должны пройти строгие испытания на надежность, включая испытания на пропускную способность при высокой температуре и высоком давлении, испытания на двустороннюю герметичность и испытания на усталость. CHNLGVF | Китайская крупная сухая клапанная арматура моделирует реальную среду ядерной энергетической системы для проверки производительности клапана и обеспечения его долгосрочной стабильной работы в практических применениях. Кроме того, компания установила более строгие внутренние стандарты испытаний для дальнейшего обеспечения высокого качества своей продукции.

С развитием материаловедения, ядерные пневматические запорные клапаны будут иметь больше возможностей для инноваций в выборе материалов в будущем. CHNLGVF丨中國大乾閥門 планирует дальнейшее исследование новых материалов, устойчивых к высоким температурам и коррозии, таких как керамические композитные материалы, сплавы с высокой температурой плавления и т. д., для улучшения характеристик запорных клапанов в экстремальных условиях работы.

Хотя металлические уплотнительные кольца хорошо себя показали в текущих применениях, в будущих конструкциях необходимо дальнейшее улучшение адаптивности и долговечности уплотнительной структуры. Благодаря улучшению материалов и процессов обеспечивается стабильная работа уплотнения запорного клапана при более высоких температурах и в более сложных рабочих условиях.

В будущем, с популяризацией интеллектуального производства производство и управление пневматическими запорными клапанами ядерного класса будет развиваться в направлении интеллектуализации и цифровизации. CHNLGVF丨中國大乾閥門 будет продолжать внедрять интеллектуальные линии производства и цифровые системы управления, непрерывно оптимизируя производство и управление запорными клапанами через анализ больших данных и машинное обучение.