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沟槽阀门的失效原因有哪些?

日期:2020-08-02 07:06点击:

   沟槽闸阀是一种通用的机械产品,品种繁多,应用范围广。一方而,阀门在整个工作装置和系统中起着至关重要的作用;另一方而,阀门的失效会导致系统、设备无法正常工作,尤其是核能、航空、航天领域,阀门的失效甚至会导致灾难性事故的发生。这就要求阀门具有高的可靠性,相应的可靠性研究在阀门研究当中具有举足轻重的作用。

  沟槽闸阀主要由阀体、闸板、阀杆、阀盖、填料等部件组成,它们均会承受流体的压力和温度载荷。热源是求解温度场的重要边界条件,闸阀温度场的热源是流体。将流体的温度载荷作用在闸阀的内壁面,外壁面暴露在空气中,对外壁面施加相应的对流换热边界条件。计算后得到闸阀的温度场分布,主要承压部件的温度值均在322-330℃闸阀上部由于距内壁面较远,温度梯度比较明显。
  下面,分析沟槽阀门通用的主要失效模式和失效原因:
  一、卡滞失效原因:由于应力蠕变造成的导杆稠门体变形、阀杆弯曲变形、填料压得过多、过紧等物理原因,使阀杆活动受阻;由于污染、腐蚀等化学原因造成阀门导杆与导向件之间摩擦力过大,使阀杆活动受阻。
  二、渗漏失效原因:密封接触而被腐蚀、磨损,有划痕或有污染物,造成不密合;弹簧或紧固件发生蠕变,造成关闭压力不足;密封件未压紧或造成损伤,如划痕、老化变形及腐蚀变质等;螺栓松紧程度不一,使阀体与阀盖压合不紧;紧固件松动,造成密封接触而接触力不足;阀门关闭时,由于活动零件变形或间隙中有杂物引起阀杆与阀座接触偏离。
  三、振动及噪声失效原因:介质流动过程中的振动使得管道、阀门固定基座剧烈振动,也会使阀门随之振动;因阀体内部腔室线型设计不良,介质流动性能不稳定发生振动;弹簧刚度不足,致使输出信号不稳定而急剧变动,易引起振动;阀门的频率与系统频率接近,引起共振;阀门的过度节流导致介质流动产生漩涡与阀门相互作用;弹簧刚度过大。
  四、阀门工作压力波动失效原因:导阀弹簧太软;导阀阀口接触不良;阻尼孔太大,阻尼作用不够强;工作液不干净,堵塞阻尼孔;阀芯有毛刺或变形,运动不灵活;出现共振。
  五、阀体破裂失效原因:材质不好,内部有砂眼、气孔,或者在铸造时产生偏心,使局部强度降低;阀门被碰撞产生细小裂纹,继续使用后裂纹扩展;阀门用强力安装,因受力不均造成破裂;低温环境下阀体被冻裂。
  止动环为沟槽阀门中常用的元件,一般为开口式金属环,起限位作用。止动环按截面一般有圆截面和矩形截面止动环。圆截面止动环因为加工简单,安装方便,因此被大量使用,但是若设计或加工不当,会发生止动环脱落故障,则阀门失效,引发事故。在工程应用中,一般采用增加沟槽深度和增加活阀端部倒角的方式进行防脱,但是对于止动环脱落的物理机制,和采用的防脱方法为何有效,没有专门的研究。沟槽阀门止动环脱落的原因是当外载施力方向与阀门轴线夹角过小时,随着载荷增加,支反力在止动环径向的分力,克服了止动环的预变形力,并推动止动环继续变形,并导致止动环脱落。为了防止止动环脱落,可采取以下措施:加深沟槽深度;活阀端部倒角;选用弹性模量和屈服强度高的材料制作止动环;增大止动环初始内径;增大止动环丝径。
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