Trosolwg
Defnyddir falfiau pêl yn eang mewn amrywiol amodau gwaith oherwydd eu strwythur syml, gofod gosod bach, ac mae falfiau pêl yn dibynnu ar rym canolig i selio ac nid yw grymoedd gyrru allanol yn effeithio arnynt. Ar hyn o bryd, defnyddir falfiau pêl tymheredd uwch-isel yn gyffredinol mewn gorsafoedd derbyn LNG. Mae nifer y falfiau pêl tymheredd uwch-isel yn cyfrif am 80% o gyfanswm nifer y falfiau yn yr orsaf dderbyn LNG gyfan. Mae yna ffenomen o ollyngiad mewnol o falfiau pêl tymheredd uwch-isel yn ystod y defnydd. Yn seiliedig ar feini prawf dylunio falfiau cryogenig a theori sylfaenol perfformiad selio falf, mae'r papur hwn yn dadansoddi'r ffactorau sy'n effeithio ar selio falfiau pêl tymheredd uwch-isel.
2 Canllawiau Dylunio
Oherwydd y tymheredd gweithio hynod o isel, mae dylunio a gweithgynhyrchu falfiau tymheredd isel iawn yn wynebu cyfres o anawsterau technegol, megis dewis deunydd, selio tymheredd isel, dyluniad strwythurol, triniaeth datrysiad, triniaeth cryogenig, inswleiddio gwres, archwilio ansawdd, cynnal a chadw. , diogelwch, ac ati Am y rheswm hwn, mae cyfres o safonau llym ar gyfer dylunio falfiau cryogenig. Defnyddir y safon ryngwladol BS6364 "Falfiau Cryogenig" a MSSSP-134 "Gofynion ar gyfer Falfiau Cryogenig a'u Hystynau Corff Falf/Boned" yn bennaf yn y byd. Mae'r pwyntiau a'r rheolau allweddol ar gyfer dylunio a gweithgynhyrchu falfiau cryogenig wedi'u nodi'n gynhwysfawr. Mae'r safon JB/T7749 "Amodau Technegol ar gyfer Falfiau Cryogenig" yn cael ei drawsnewid o BS6364 "Falfiau Cryogenig".
Wrth ddylunio falfiau cryogenig, yn ogystal â dilyn egwyddorion dylunio falfiau cyffredinol, dylid dilyn gofynion arbennig ar gyfer dylunio falf cryogenig yn unol â'r amodau defnydd.
① Ni ddylai falfiau fod yn ffynhonnell wres sylweddol mewn systemau cryogenig. Mae hyn oherwydd bod y mewnlif gwres nid yn unig yn lleihau'r effeithlonrwydd thermol, ond os yw'r mewnlif yn ormod, bydd hefyd yn achosi i'r hylif mewnol anweddu'n gyflym, gan arwain at gynnydd annormal mewn pwysau ac achosi perygl.
② Ni fydd y cyfrwng tymheredd isel yn cael effeithiau niweidiol ar weithrediad olwyn llaw a pherfformiad selio pacio.
③ Dylai cynulliadau falf sydd mewn cysylltiad uniongyrchol â chyfryngau tymheredd isel fod â strwythurau atal ffrwydrad a gwrth-dân.
④ Ni ellir iro'r cynulliad falf sy'n gweithio ar dymheredd isel, felly mae angen mesurau strwythurol i atal y rhannau ffrithiant rhag cael eu crafu.
Yn y broses o ddylunio falfiau cryogenig, yn ogystal ag ystyried y gofynion cyffredinol megis gallu llif falfiau cryogenig, mae angen ystyried rhai dangosyddion eraill er mwyn gwerthuso lefel dechnegol falfiau cryogenig yn well. Mae lefel dechnegol falfiau cryogenig fel arfer yn cael ei werthuso trwy fesur a yw'r defnydd o ynni yn rhesymol.
① Perfformiad adiabatig falfiau cryogenig.
② Perfformiad oeri falfiau cryogenig.
③ Perfformiad gweithio morloi agor a chau falf tymheredd isel.
④ Y cyflwr nad yw wyneb y falf cryogenig yn rhewi.
Mae amgylchedd gwaith falfiau cryogenig yn wahanol iawn i amgylchedd gwaith falfiau cyffredinol. Yn y broses o ddylunio, cynhyrchu ac archwilio falfiau cryogenig, yn ogystal â dilyn rheolau cyffredinol dylunio, gweithgynhyrchu ac archwilio falfiau, dylid rhoi sylw hefyd i'r amgylchedd y mae'r falfiau cryogenig wedi'u lleoli ynddo. Addasiadau priodol.
3 theori sylfaenol
Y prif ffactorau sy'n effeithio ar selio falf yw strwythur y pâr selio, pwysau penodol yr arwyneb selio, priodweddau ffisegol y cyfrwng, ac ansawdd y pâr selio. Ond dim ond pan fyddwn yn deall yn iawn yr egwyddor o selio falf ac yn ystyried yn llawn ffactorau amrywiol sy'n effeithio ar ei berfformiad selio, y gallwn atal gollyngiadau a sicrhau selio.
Gan gymryd y sêl fflat fel enghraifft, astudir problem selio y cysylltiad arwyneb selio, ac eglurir yr egwyddor selio yn fyr. Dangosir egwyddor cysylltiad wedi'i selio yn Ffigur 1, lle mae'r cynhwysydd wedi'i lenwi â hylif a nwy gyda phwysau penodol a'i selio â phlât clawr. Pwysedd statig y cyfrwng yn y cynhwysydd yw: FJ=A×P
Yn y fformiwla, mae FJ—— grym canolig, N
A—— arwynebedd y cyfrwng sy'n gweithredu ar y plât clawr, mm2
P —— Pwysedd statig y cyfrwng yn y cynhwysydd, MPa
In order to keep the cover plate in the position shown in the figure, an external force F=FJ must be applied in the vertical direction of the contact surface of the container and the cover plate, so that only the end faces can be guaranteed. Only when the sealing surface is an ideal plane, the medium will not pass through between the joint surfaces. In order to ensure the tightness of the contact surface, an interaction force must be generated between the sealing surfaces, that is, the cover is pressed against the container by force. When the force F>FJ, bydd pwysau penodol yn cael ei gynhyrchu ar yr wyneb selio cyfun, a bydd y gwastadrwydd presennol ar yr awyren yn cael ei ddadffurfio trwy ddibynnu ar y pwysau penodol. Os yw'r anffurfiad o fewn ystod terfyn elastig y deunydd ac nad oes llawer o ddadffurfiad gweddilliol, gellir gwarantu'r selio pan fydd y grym F yn cael ei gymhwyso i'r wyneb cyswllt. Yn ychwanegol at bwysau penodol y sêl, mae'r ffactorau i sicrhau tyndra'r cysylltiad hefyd yn cynnwys y strwythur selio ac yn y blaen. Ond yn y gyfres hon o ffactorau, mae'r gwerth pwysau penodol rhwng yr arwynebau selio yn chwarae rhan allweddol.
4 Elfennau selio
Er bod strwythur y falf bêl yn syml, oherwydd ei fod yn falf hunan-selio pwysedd canolig a strwythur arbennig y bêl, mae yna lawer o ffactorau sy'n effeithio a yw'r falf bêl wedi'i selio o'r diwedd.
4.1 Sêl ansawdd eilaidd
Mae ansawdd y pâr selio falf bêl yn cael ei amlygu'n bennaf yng nghrwnder y bêl a garwder wyneb yr arwyneb selio rhwng y bêl a'r sedd falf. Mae crwnder y bêl yn effeithio ar ba mor dda y mae'r bêl yn ffitio i'r sedd. Os yw lefel y ffit yn uchel, cynyddir ymwrthedd yr hylif i symud ar hyd yr arwyneb selio, a thrwy hynny wella'r perfformiad selio. Yn gyffredinol, mae angen i grynder y sffêr fod yn radd 9.
Mae gorffeniad wyneb yr arwyneb selio yn cael dylanwad mawr ar y selio. Pan fydd y llyfnder yn isel ac mae'r pwysau penodol yn fach, bydd y gollyngiad yn cynyddu. Fodd bynnag, pan fo'r pwysau penodol yn fawr, mae effaith y gorffeniad ar y gollyngiad yn cael ei leihau'n sylweddol, oherwydd bod y copaon danheddog microsgopig ar yr wyneb selio yn fflat, ac mae llyfnder yr arwyneb selio meddal yn cael mwy o effaith ar y perfformiad selio na anhyblygedd metel i fetel Mae'r sêl yn llawer llai. O'r safbwynt mai dim ond pan fo'r bwlch rhwng y parau selio yn llai na diamedr moleciwlaidd yr hylif na all yr hylif ollwng, gellir ystyried bod yn rhaid i'r bwlch i atal gollyngiadau hylif fod yn llai na {{{{2} }}}.003 μm. Fodd bynnag, mae uchder y copaon ar hyd yn oed arwyneb metel wedi'i falu'n fân yn dal i fod dros 0.1 μm, sydd 30 gwaith yn fwy na diamedr moleciwl dŵr. Gellir gweld ei bod mewn gwirionedd yn anodd gwella'r perfformiad selio dim ond trwy wella llyfnder yr arwyneb selio. Mae ansawdd y pâr selio nid yn unig yn effeithio ar y perfformiad selio, ond hefyd yn effeithio'n uniongyrchol ar fywyd gwasanaeth y falf bêl. Felly, rhaid gwella ansawdd y pâr selio yn ystod gweithgynhyrchu.
4.2 Selio pwysau penodol
Mae pwysau penodol sêl yn cyfeirio at y pwysau sy'n gweithredu ar ardal uned yr arwyneb selio. Mae'r pwysau selio penodol yn cael ei gynhyrchu gan y gwahaniaeth pwysau rhwng blaen a chefn y falf a'r grym selio allanol. Mae'r pwysau penodol yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad selio, dibynadwyedd a bywyd gwasanaeth y falf bêl. Mae swm y gollyngiadau mewn cyfrannedd gwrthdro â'r gwahaniaeth pwysau. Mae arbrofion wedi profi, o dan amodau eraill yr un fath, bod maint y gollyngiad mewn cyfrannedd gwrthdro â sgwâr y gwahaniaeth pwysau, felly, bydd swm y gollyngiadau yn gostwng gyda chynnydd y gwahaniaeth pwysau. Mae'r gwahaniaeth pwysau yn ffactor pwysig i bennu'r pwysau selio penodol, felly mae'r pwysau selio penodol yn bwysig iawn ar gyfer perfformiad selio y falf bêl cryogenig. Ni ddylai'r pwysau selio penodol a gymhwysir i'r bêl fod yn rhy fawr, mae'n rhy fawr o fudd i selio, ond bydd yn cynyddu trorym gweithredu'r falf, felly detholiad rhesymol o bwysau selio penodol yw'r rhagosodiad i sicrhau selio'r ultra- falf pêl tymheredd isel.
4.3 Priodweddau ffisegol hylifau
1) Gludedd
Mae treiddiad hylif yn perthyn yn agos i'w gludedd. O dan amodau eraill yr un peth, po fwyaf yw gludedd yr hylif, y lleiaf yw ei allu treiddio. Mae gan nwyon a hylifau gludedd gwahanol iawn. ① Mae gludedd nwy ddwsinau o weithiau'n llai na hylif, felly mae ei allu treiddio yn gryfach na hylif. Ond mae stêm dirlawn yn eithriad, ac mae stêm dirlawn yn hawdd i sicrhau selio. ② Mae nwy cywasgedig yn haws i ollwng na hylif.
(2) tymheredd
Mae treiddiad hylif yn dibynnu ar y tymheredd sy'n achosi'r newid mewn gludedd. Mae gludedd nwy yn cynyddu gyda chynnydd tymheredd, sy'n gymesur â gwraidd tymheredd y nwy. Mae gludedd yr hylif i'r gwrthwyneb, mae'n gostwng yn sydyn gyda'r cynnydd mewn tymheredd, ac mae'n gymesur wrthdro â chiwb y tymheredd. Yn ogystal, bydd newidiadau mewn dimensiynau rhan oherwydd newidiadau tymheredd yn achosi newidiadau mewn pwysedd sêl yn yr ardal sêl a gallant niweidio'r sêl. Mae ei ddylanwad yn arbennig o arwyddocaol ar gyfer selio hylifau cryogenig. Oherwydd bod y pâr selio sydd mewn cysylltiad â'r hylif fel arfer yn oerach na'r aelod straen, mae hyn yn achosi i'r pâr selio grebachu ac ymlacio. Yn y cyflwr tymheredd isel, mae ei selio yn gymhleth, ac mae'r rhan fwyaf o ddeunyddiau selio yn methu ar dymheredd isel. Felly, dylid ystyried dylanwad tymheredd wrth ddewis y deunydd selio.
3) Hydrophilicity wyneb
Mae effaith hydrophilicity arwyneb ar ollyngiadau yn cael ei achosi gan nodweddion mandyllau capilari. Pan fo haen denau o ffilm olew ar yr wyneb, bydd yn dinistrio hydrophilicity yr arwyneb cyswllt ac yn rhwystro'r sianel hylif, sy'n gofyn am wahaniaeth pwysedd mawr i basio hylif trwy fandyllau capilari. Felly, mae rhai falfiau pêl yn defnyddio saim selio i wella bywyd selio a gwasanaeth. Wrth ddefnyddio sêl saim, dylid nodi, os bydd y ffilm olew yn gostwng yn ystod y defnydd, dylid ailgyflenwi'r saim. Dylai'r saim a ddefnyddir fod yn anhydawdd yn y cyfrwng hylif, ac ni ddylai anweddu, caledu na chael newidiadau cemegol eraill. Nid yw falfiau pêl cryogenig yn addas ar gyfer selio saim, a bydd y rhan fwyaf o'r saim yn gwydro o dan amodau tymheredd isel iawn.
4.4 Dimensiynau strwythurol
(1) Strwythur selio
Gan nad yw'r pâr selio yn gwbl anhyblyg, mae'n anochel y bydd ei faint strwythurol yn newid o dan ddylanwad grym selio neu newid tymheredd, a fydd yn newid y grym rhyngweithio rhwng y parau selio, gan arwain at lai o berfformiad selio. Er mwyn gwneud iawn am y newid hwn, dylai fod gan y sêl anffurfiad elastig penodol. Ar hyn o bryd, mae rhai seddi falf pêl yn mabwysiadu'r ffurf strwythurol gydag iawndal elastig neu gefnogaeth elastig metel, ac mae rhai peli hefyd yn mabwysiadu strwythur pêl elastig. Mae'r rhain yn ffurf ymosodol o berfformiad selio gwell.
(2) Lled yr arwyneb selio
Mae lled yr arwyneb selio yn pennu hyd y pores capilari. Pan fydd y lled yn cynyddu, mae pellter symud yr hylif ar hyd y capilari yn cynyddu'n gyfrannol, tra bod y gollyngiad yn gostwng yn wrthdro. Ond nid yw hyn yn wir mewn gwirionedd, oherwydd ni ellir cyfateb arwynebau cyswllt y pâr selio yn llwyr, a phan fydd anffurfiad yn digwydd, ni all lled yr arwyneb selio chwarae rôl selio yn effeithiol. Ar y llaw arall, bydd y cynnydd yn lled yr arwyneb selio yn cynyddu'r grym selio gofynnol, felly mae hefyd yn bwysig dewis lled yr arwyneb selio yn rhesymol.
(3) Dimensiynau'r cylch selio
Yn gyffredinol, mae falfiau pêl tymheredd isel iawn yn defnyddio modrwyau selio PCTFE, ac mae cyfernod ehangu llinellol PCTFE ar dymheredd isel yn llawer uwch na chyfernod metelau. Felly, ar dymheredd isel, bydd modrwyau selio PCTFE yn crebachu o ran maint, gan arwain at ostyngiad yn y pwysau selio penodol gyda'r bêl ac mae llwybr gollwng yn cael ei greu rhyngddo a'r sedd falf. Felly, mae maint y cylch selio PCTFE hefyd yn ffactor pwysig sy'n effeithio ar selio'r falf bêl tymheredd uwch-isel. Dylid ystyried effaith crebachu dimensiwn ar dymheredd isel yn y dyluniad, a dylid mabwysiadu'r broses cynulliad oer yn y broses.
5 Casgliad
Yn wyneb y gollyngiad mewnol eang o falfiau pêl tymheredd uwch-isel mewn gorsafoedd derbyn LNG presennol, yn seiliedig ar egwyddorion dylunio falfiau cryogenig a theori sylfaenol selio falf, ansawdd y pâr selio, pwysau penodol y sêl, mae priodweddau ffisegol yr hylif, a strwythur a maint y pâr selio yn effeithio ar selio'r falf bêl tymheredd uwch-isel. elfennau yn cael eu dadansoddi. Mae yna lawer o ffactorau eraill sy'n effeithio ar selio falfiau pêl tymheredd isel iawn, megis anhyblygedd y bêl ac a yw canol y bêl yn consentrig ag arwyneb selio sedd y falf yn ystod y cynulliad. Mae'r pwysau selio penodol a strwythur a maint y pâr selio yn ffactorau pwysig sy'n effeithio ar selio'r falf bêl cryogenig, y mae'n rhaid eu hystyried yn llawn yn y dyluniad.