هل القوة المادية في صمام الصمام الصلب مناسبة للصمامات ذات الضغط العالي؟

في المجال الصناعي ، تعد الصمامات مكونات رئيسية للسيطرة على توصيل الموائع وتستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات مثل البترول والصناعة الكيميائية والطاقة الكهربائية. من بينها ، تحتاج صمامات الضغط العالي إلى العمل بشكل ثابت تحت بيئات الضغط العالي ، وبالتالي فإن متطلبات الأداء لمكوناتها المختلفة صارمة للغاية. نظرًا لأن المشغل الرئيسي لتشغيل الصمام ، فإن ما إذا كانت قوة صمامات الصمام الصلبة يمكن أن تتكيف مع الصمامات ذات الضغط العالي أصبحت محور اهتمام الصناعة.

جدول المحتويات

1. تعريف ضغوط العمل وسيناريوهات التطبيق من صمامات الضغط العالي
(ط) معايير تعريف الضغط
(2) سيناريوهات التطبيق الرئيسية
2. الدور الرئيسي لعجلة اليد الصلبة الصلبة
(ط) نقل قوة التشغيل
(2) ضمان السلامة
3. متطلبات قوة المادة من صمام الصمام الصلب للتكيف مع الصمامات ذات الضغط العالي
(ط) متطلبات قوة الضغط العالية
(2) مقاومة التعب الجيدة
(3) التوافق مع المادة الرئيسية لصمامات الضغط العالي
4. تحليل المواد المشتركة وأداء القوة من صمام الصمام العجلة
(ط) المواد المعدنية
(2) المواد غير المعدنية
5. رؤى بيانات الصناعة وتحليل الحالة
(ط) بيانات تطبيق السوق
(2) تحليل الحالة
6. عوامل أخرى تؤثر على القدرة على التكيف مع مواد صمام الصمام الصلب
(ط) عملية التصنيع
(2) بنية التصميم
(3) استخدام البيئة
7. اتجاهات تنمية الصناعة وآفاقها
(ط) البحث والتطوير وتطبيق مواد جديدة
(2) ابتكار عملية التصنيع
(3) المراقبة والصيانة الذكية
8. الخلاصة

تعريف ضغوط العمل وتطبيق سيناريوهات الصمامات ذات الضغط العالي

(ط) معيار تعريف الضغط

وفقًا لمعايير الصناعة العامة ، عندما يكون الضغط الاسمي (PN) للصمام في نطاق 1 0. 0 - 80. 0mpa ، يتم تعريفه على أنه صمام عالي الضغط. يتجاوز نطاق الضغط هذا الصمامات العادية ، مما يعني أن الصمام يحتاج إلى تحمل أحمال الضغط الضخمة ، ويضع متطلبات عالية للغاية على القوة وختم وأداء آخر للصمام ككل ومكوناته.

(2) سيناريوهات التطبيق الرئيسية

تستخدم صمامات الضغط العالي على نطاق واسع في سيناريوهات مثل استخراج النفط والغاز ونقلها ، وحدات تفاعل التوليف الكيميائي ، وأنظمة توليد الطاقة فوق الحرجة في صناعة الطاقة. على سبيل المثال ، في خطوط أنابيب النفط والغاز لمسافات طويلة ، يتم استخدام صمامات الضغط العالي للتحكم في تدفق الغاز أو السائل عالي الضغط في خط الأنابيب لضمان سلامة واستقرار نقل الطاقة ؛ في وحدات تفاعل التوليف الكيميائي ، تحتاج الصمامات ذات الضغط العالي إلى التحكم بدقة في دخول وخروج مواد التفاعل في بيئة عالية الدقة وضغوط عالية ومتوسطة التآكل ، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في التشغيل المستقر لعملية الإنتاج.

الدور الرئيسي لعجلة اليد الصلبة الصلبة

(ط) انتقال قوة التشغيل

أثناء عملية تشغيل الصمام ، يقوم المشغل بنقل قوة التشغيل اليدوي إلى آلية نقل الصمام عن طريق تحويل عجلات الصمام الصلبة ، وبالتالي دفع قلب الصمام لفتح أو إغلاق أو ضبط تدفق الصمام. تؤثر نعومة دوران العجلة والانتقال الفعال لقوة التشغيل بشكل مباشر على راحة ودقة تشغيل الصمام.

(2) ضمان السلامة

في حالات الطوارئ ، مثل عندما يفشل نظام التحكم التلقائي أو تشغيل الطوارئ ، فإن عجلة اليد الصلبة هي خط الدفاع الأخير للتشغيل اليدوي. يمكن للمشغل الاستجابة بسرعة عن طريق تحويل العجلة اليدوية والتحكم في حالة الصمام في الوقت المناسب لتجنب حوادث الإنتاج أو مخاطر السلامة الناتجة عن عدم القدرة على تشغيل الصمام.

متطلبات قوة المادة من صمامات الصمام الصلب لصمامات الضغط العالي

(ط) متطلبات قوة الضغط العالية

الضغط الداخلي للصمامات عالية الضغط ضخمة. عندما يحول المشغل عجلة اليد للتحكم في الصمام ، تحتاج العجلة اليدوية إلى تحمل قوة التفاعل الناتجة عن الضغط الداخلي للصمام. أخذ صمام الضغط العالي مع ضغط اسمي قدره 40 ميجا باسكال كمثال ، أثناء التشغيل ، يجوز لعجلة اليد تحمل قوة فورية تصل إلى عدة أطنان. وهذا يتطلب أن يكون لمواد العجلة اليدوية قوة ضغط عالية للغاية لضمان عدم حدوث التشوه والكسور وغيرها من حالات الفشل في ظل عمليات الضغط العالي على المدى الطويل والمتكرر.

(2) مقاومة التعب الجيدة

في التشغيل الفعلي ، قد تواجه صمامات الضغط العالي عمليات فتح وإغلاق متكررة ، مما يجعل صمام الصمام الصلب في حالة إجهاد بالتناوب لفترة طويلة. وفقًا للإحصائيات ، في بعض معدات الإنتاج الكيميائي ، يمكن أن يصل عدد عمليات الصمامات ذات الضغط العالي إلى الآلاف أو حتى عشرات الآلاف مرات في السنة. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للمواد العجلة اليدوية مقاومة جيدة للإرهاق لمنع العجلة اليدوية من التالف بسبب توليد تشققات التعب وتوسيعها ، مما يؤثر على الاستخدام الطبيعي للصمام.

(3) التوافق مع المادة الرئيسية لصمام الضغط العالي

لضمان أداء الختم الكلي والاستقرار الهيكلي للصمام ، يجب أن تكون مادة صمام اليد الصلبة متوافقة تمامًا مع المادة الرئيسية لصمام الضغط العالي. على سبيل المثال ، في بعض الصمامات ذات الضغط العالي المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ، إذا كانت العجلة المصنوعة من مادة ذات اختلاف كبير في الخواص الكهروكيميائية من الفولاذ المقاوم للصدأ ، فقد يتسبب ذلك في تآكل كلفاني في بيئة رطبة ومبهجة ، مما يقلل من حياة الخدمة وسلامة الصمام.

تحليل المواد الشائعة وأداء القوة من صمام الصمام العجلة

(ط) المواد المعدنية

الصلب الكربوني: الصلب الكربوني له قوة عالية وأداء معالجة جيد ، وهو أحد المواد الشائعة الاستخدام لعجلة اليد الصلبة. من بينها ، يمكن أن يحسن الصلب الكربوني المتوسط والعالي قوتهم وصيادته بشكل كبير بعد المعالجة الساخرة السليمة. على سبيل المثال ، بعد التبريد والانتهاك ، يمكن أن تصل قوة العائد البالغة 45# إلى 355 ميجا باسكال ويمكن أن تصل قوة الشد إلى 600 ميجا باسكال ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات قوة المادة لبعض صمامات الضغط المتوسطة والعالية للمساعدين. ومع ذلك ، فإن الصلب الكربوني ضعيف نسبيا في مقاومة التآكل. في سيناريوهات تطبيق صمام الضغط العالي مع وسائل الإعلام المسببة للتآكل ، قد تكون هناك حاجة إلى معالجة حماية السطح مثل الجلفنة والرسم.

الفولاذ المقاوم للصدأ: يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في تصنيع أدوات اليد عالية الضغط بسبب مقاومة التآكل الممتازة. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 304 الشائع بقوة أكبر من أو يساوي 205 ميجا باسكال وقوة شد أكبر من أو تساوي 515 ميجا باسكال ، ويمكن أن تحافظ على خصائص ميكانيكية جيدة في البيئات التآكل العامة. 316 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مقاومة أقوى للتآكل وتآكل الشق بسبب إضافة الموليبدينوم ، مع قوة العائد أكبر من أو تساوي 220 ميجا باسا وقوة شد أكبر من أو تساوي 580MPa ، مما يجعلها أكثر ملاءمة لعروض صمام عالية الضغط في بيئات Corrosive القاسية. ومع ذلك ، فإن التكلفة المرتفعة نسبيًا للفولاذ المقاوم للصدأ تحد من تطبيقها على نطاق واسع إلى حد ما. ​

سبيكة فولاذ: يمكن أن تحصل الصلب من سبائك على خصائص شاملة ممتازة عن طريق إضافة مجموعة متنوعة من عناصر السبائك ، مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم. على سبيل المثال ، يتمتع 40Crnimo Alloy Steel بقوة عالية ، ومتانة عالية ، وقابلية جيدة. تكون قوة العائد أكبر من أو تساوي 835 ميجا باسكال وقوته الشد أكبر من أو تساوي 980 ميجا باسكال ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات القوة في صمام الصمام الصلب تحت الضغط العالي وظروف الحمل العالية. ومع ذلك ، فإن تقنية الصهر والمعالجة من الصلب من سبائك معقدة نسبيا ، والتكلفة مرتفعة نسبيا.

(2) المواد غير المعدنية
بلاستيك هندسي عالي القوة: بدأت بعض المواد البلاستيكية الهندسية عالية القوة ، مثل polyethetherketone (PEEK) وكبريتيد البوليفينيلين (PPS) ، في تصنيع صمامات الصمامات الصلبة بسبب قوتها العالية ، ومقاومة التآكل الكيميائية الجيدة والتشحيم الذاتي. أخذ نظرة خاطفة على سبيل المثال ، يمكن أن تصل قوتها الشد إلى 90-100 mpa. يمكن استخدامه كبديل للمواد المعدنية في بعض سيناريوهات تطبيق صمام الضغط العالي التي لها متطلبات الوزن وضغط منخفض نسبيًا (مثل {5}} mpa). ومع ذلك ، فإن مقاومة الحرارة ومقاومة الزحف للبلاستيك الهندسي أضعف من تلك الموجودة في المواد المعدنية. في ظل الإجراء طويل الأجل لدرجة الحرارة المرتفعة والضغط العالي ، قد يحدث التشوه والمشاكل الأخرى. ​

المواد المركبة المقوى بالألياف: المواد المركبة المقوى بالألياف ، مثل المواد البلاستيكية المعززة بالألياف الزجاجية (FRP) والمواد البلاستيكية المقواة بألياف الكربون (CFRP) ، لها مزايا قوة عالية محددة ، الوزن الخفيف ، ومقاومة التآكل. يمكن أن تصل قوة الشد لـ CFRP إلى 1500-4000 MPA ، لكن عملية التصنيع الخاصة بها معقدة ومكلفة. حاليا ، نادرا ما يستخدم في صمامات الصمام الصمام. يستخدم بشكل أساسي في بعض الحقول الخاصة مع متطلبات عالية للغاية على الوزن والأداء ، مثل أجزاء التشغيل المساعدة من صمامات الضغط العالي في الفضاء.

رؤى بيانات الصناعة وتحليل الحالة
(ط) بيانات تطبيق السوق
وفقًا لإحصائيات مؤسسات أبحاث السوق ، في سوق صمامات الضغط العالي ، تمثل الصمامات التي تستخدم صمامات الصمام الصلب الكربوني حوالي 35 ٪ ، وتستخدم بشكل أساسي في سيناريوهات الوسائط الحساسة للتكلفة وأقل تآكلًا ، مثل بعض خطوط الأنابيب الصناعية العادية ؛ تمثل الصمامات التي تستخدم عجلات اليد الفولاذ المقاوم للصدأ حوالي 40 ٪ ، وتستخدم على نطاق واسع في الصناعات مثل المواد الكيميائية والغذاء والمشروبات التي تتطلب مقاومة التآكل ؛ تمثل الصمامات التي تستخدم عجلات اليد الصلب من سبائك حوالي 15 ٪ ، وتستخدم في الغالب في المناطق الرئيسية مثل استخراج النفط والغاز والكهرباء مع ارتفاع الضغط والحمل ؛ تمثل الصمامات التي تستخدم عجلات اليد غير المعدنية نسبة صغيرة نسبيًا ، حوالي 10 ٪ ، وتركز بشكل أساسي في بعض سيناريوهات التطبيق الخاصة. ​

(2) تحليل الحالة
مشروع البتروكيماويات: استخدمت مؤسسة كبيرة البتروكيماويات عددًا كبيرًا من صمامات الضغط العالي مع ضغط اسمي قدره 32 ميجا باسكال في وحدة إنتاج الإيثيلين التي تم إنشاؤها حديثًا. من بينها ، تم تجهيز بعض الصمامات مع 316 صمام الصمام الصمام الصمام الصمام. في المرحلة المبكرة من تشغيل الوحدة ، حدثت كمية صغيرة من تآكل سطح العجلة اليدوية ، لكنها لم تؤثر على القوة الهيكلية والأداء التشغيلي للعجلة اليدوية. بعد التحليل ، تبين أن الوسيلة الموجودة في الجهاز تحتوي على كميات تتبع من أيونات الكلوريد ، والتي تسببت في تآكل طفيف لعجلة اليد الفولاذ المقاوم للصدأ. قامت الشركة بحل مشكلة التآكل بفعالية عن طريق تعزيز علاج التطهير المتوسط ونقص سطح العجلة اليدوية. تعمل العجلة اليدوية بشكل ثابت لأكثر من 3 سنوات. ​

صناعة الطاقة: في مشروع محطة توليد الطاقة الحرارية الفائقة ، يكون الضغط الاسمي لصمام الضغط العالي يصل إلى 60 ميجا باسكال. اختار المشروع صمام الصمام الصلب المصنوع من الصلب من سبيكة 40Crnimo لتلبية متطلبات التشغيل العالية والعملية عالية التحميل. أثناء تشغيل محطة الطاقة ، من خلال الاختبارات المنتظمة غير المدمرة لعجلة اليد ، لم يتم العثور على أي عيوب مثل التشوه والشقوق في عجلة اليد ، مما يضمن موثوقية وسلامة تشغيل الصمامات وقدمت دعمًا قويًا لتوليد الطاقة المستقرة لمحطة الطاقة.

عوامل أخرى تؤثر على القدرة على التكيف مع مادة صمام الصمام الصلب

(ط) عملية التصنيع

عملية تصنيع العجلة اليدوية لها تأثير مهم على قوة موادها. على سبيل المثال ، فإن العجلة اليدوية المصنعة بواسطة Precision Casting لها هيكل داخلي كثيف ، ويمكن ضمان أداء القوة للمادة بشكل أفضل ؛ في حين أن عملية التزوير يمكن أن تجعل بنية الألياف للمادة المعدنية موزعة على طول اتجاه القوة ، مما يؤدي إلى تحسين قوة وصباقة العجلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية معالجة الحرارة هي أيضًا رابط رئيسي في تحسين أداء المواد للعجلة اليدوية. يمكن للمعالجة الحرارية المناسبة القضاء على الإجهاد الداخلي للمادة ، وتحسين التركيب التنظيمي للمادة ، وتحسين أدائها الشامل. ​

(2) بنية التصميم

ما إذا كان بنية تصميم العجلة المعقولة مرتبطة مباشرة بتوزيع القوة وأداء القوة أثناء التشغيل. يمكن أن يجعل العدد المعقول وسمك النطق وطريقة الاتصال بين المحور والحافة توزيع الإجهاد لعجلة اليد أكثر اتساقًا عندما تتعرض لقوة التشغيل ، وتجنب حدوث تركيز الإجهاد ، وبالتالي تحسين القوة الكلية وموثوقية العجلة. على سبيل المثال ، يمكن لبعض أدوات صمامات الصمامات الصلبة ذات التصميمات المتعددة والكلام على شكل قوس تشتيت الإجهاد بشكل أفضل وتحسين قدرة تحمل عجلة اليد مقارنة بتصميم التحدث التقليدي التقليدي.

(3) استخدام البيئة
سوف تؤثر بيئة استخدام العجلة ، مثل درجة الحرارة ، والرطوبة ، والتآكل المتوسط ، وما إلى ذلك ، أيضًا على قابلية قابلية قوته المادية. في بيئة عالية من درجة الحرارة ، قد تنخفض قوة المواد المعدنية ، في حين أن المواد غير المعدنية مثل البلاستيك الهندسي قد تليين وتشوه ؛ في بيئة رطبة ومبهجة ، تكون المواد المعدنية عرضة للتآكل ، مما يؤدي إلى انخفاض القوة. لذلك ، عند اختيار مادة العجلة اليدوية الصمام الصلبة ، من الضروري النظر تمامًا في عوامل البيئة الاستخدام وتخذ تدابير وقائية مقابلة ، مثل العزل الحراري وطلاءات مضادة للتآكل.

اتجاهات تنمية الصناعة وتوقعاتها
(ط) تطبيق البحث والتطوير للمواد الجديدة
مع التطوير المستمر لعلوم المواد ، ستستمر المواد الجديدة ذات القوة العالية ، المقاومة للتآكل ، والمواد المقاومة للدرجات الحرارة العالية في الظهور وتطبيقها على مجال تصنيع صمام الصمام الصلب. على سبيل المثال ، من المتوقع أن تزيد المواد ذات الخصائص الممتازة مثل المركبات النانوية ومواد السبائك الجديدة من قوة المواد والأداء الشامل لوجبات اليد وتلبية متطلبات التطبيق الصارمة بشكل متزايد للصمامات ذات الضغط العالي. في الوقت نفسه ، يستكشف موظفو البحث والتطوير أيضًا تطبيق مواد صديقة للبيئة مثل المواد القائمة على البيئة والمواد القابلة للتحلل في تصنيع العجلات اليدوية لتحقيق التنمية المستدامة للصناعة. ​

(2) ابتكار عملية التصنيع
سيصبح تطبيق عمليات التصنيع المتقدمة وسيلة مهمة لتحسين جودة وأداء عجلات الصمامات الصلبة. يمكن لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد أن تدرك التخصيص الشخصي لوجبات اليد وتصنيع الهياكل المعقدة ، وتحسين استخدام المواد وكفاءة الإنتاج ؛ يمكن أن تحقق تقنية التصنيع الرقمية التحكم الدقيق في عملية التصنيع وضمان دقة الأبعاد واستقرار الجودة للعجلة اليدوية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحسن عمليات المعالجة السطحية الجديدة ، مثل رش البلازما وكسوة الليزر ، بشكل كبير صلابة السطح ، ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل للعجلة اليدوية دون تغيير المادة الكلية لعجلة اليد.

(3) المراقبة والصيانة الذكية
في المستقبل ، ستتطور عجلة اليد الصلبة في اتجاه الذكاء ، ودمج المكونات الذكية مثل أجهزة الاستشعار لمراقبة حالة الإجهاد ودرجة الحرارة والتآكل وغيرها من المعلمات من العجلة في الوقت الحقيقي. من خلال تكنولوجيا إنترنت الأشياء ، يتم نقل بيانات المراقبة إلى نظام التحكم عن بُعد لتحقيق تقييم في الوقت الفعلي لحالة تشغيل العجلة والتحذير من الأخطاء. لا يمكن أن يكتشف هذا فقط المشكلات المحتملة مثل الانخفاض في قوة مادة العجلة المسبقة مسبقًا ، وأداء الصيانة والاستبدال في الوقت المناسب ، ولكن أيضًا توفير دعم البيانات لتصميم التحسين واختيار المواد للعجلة اليدوية ، وتحسين الموثوقية الشاملة وسلامة نظام صمام الضغط العالي.

خاتمة
ما إذا كانت القوة المادية في صمام الصمام الصلب يمكن أن تتكيف مع الصمامات عالية الضغط هي مشكلة معقدة تتضمن العديد من العوامل مثل اختيار المواد وعملية التصنيع وهيكل التصميم وبيئة الاستخدام. من خلال تحليل أداء المواد المشتركة ، وبصيرة بيانات الصناعة ودراسة الحالات الفعلية ، يمكن ملاحظة أن صمامات الصمامات الصلبة للمواد المختلفة يمكن أن تفي بمتطلبات القوة إلى حد ما في سيناريوهات صمام الضغط العالية المعمول بها. ومع ذلك ، مع التقدم المستمر للتكنولوجيا الصناعية ، ستصبح سيناريوهات التطبيق للصمامات ذات الضغط العالي أكثر تعقيدًا وتنوعًا ، وستستمر متطلبات قوة صمام الصمام الصلب في الزيادة. يحتاج ممارسو الصناعة إلى إيلاء اهتمام وثيق لتطوير مواد جديدة وعمليات جديدة ، وتحسين تصميم وتصنيع العجلات اليدوية باستمرار لضمان أن العجلة اليدوية الصلبة الصلبة تلعب دائمًا دورًا موثوقًا وفعالًا لضمان السلامة في أنظمة الصمام عالية الضغط.

فيما يلي جدول للبيانات المتعلقة بمواد العجلة ذات الصمام الصلب: