Thread Content
Способы устранения вибрации регулирующего клапана: 1. Метод повышения жесткости. Для устранения или снижения уровня колебаний и слабой вибрации можно повысить жесткость конструкции. Это можно сделать путем использования пружин с высокой жесткостью или замены исполнительного механизма на такой, который обеспечивает более высокую жесткость. 2. Увеличение демпфирования: увеличение демпфирования означает повышение сопротивления вибрациям, то есть увеличение трения. Например, в клапанах с втулкой можно использовать уплотнительные кольца типа «O», а также графитовые уплотнители с высоким коэффициентом трения. Это может способствовать устранению или снижению слабых вибраций. 3. Увеличение размеров направляющих элементов и уменьшение зазоров между деталями. У клапанов в форме штифта размеры направляющих элементов обычно невелики, а зазоры между деталями – довольно большие; они составляют от 0,4 до 1 мм. Это способствует возникновению механических колебаний. Следовательно, при незначительных механических вибрациях их можно снизить путем увеличения размеров направляющих и уменьшения зазора между деталями. 4. Изменение формы узла ограничения потока для устранения резонанса: поскольку так называемый источник колебаний в регулирующем клапане возникает в зоне ограничения потока, где происходит высокоскоростный поток и резкие изменения давления, изменение формы узла ограничения потока позволяет изменить частоту этого источника колебаний. Таким образом, проблему легче решить, когда резонанс не является сильным. Конкретный способ заключается в токарной обработке поверхности клапанного элемента на расстоянии 0,5–1,0 мм в пределах диапазона колебаний открытия клапана. В районе жилых помещений одного из производителей был установлен автономный регулирующий клапан давления; из-за резонанса возникал свистящий звук, мешавший сотрудникам отдыхать. Мы сместили поверхность поршня клапана на 0,5 мм, и свистящий звук исчез. 5. Принцип устранения резонанса путем замены регулирующего элемента такой же, как в пункте 4.5, 4), только здесь заменяется сам регулирующий элемент. Способы включают: ① изменение характеристик расхода: от логарифмических к линейным и наоборот; ② замена типа клапанных элементов. Например, можно заменить штоковый элемент на клапанный элемент с «V»-образной канавкой, а штоковую конструкцию двухседельного клапана — на цилиндрическую; также можно заменить цилиндр с отверстием на цилиндр с мелкими отверстиями и т. д. В одном из заводов по производству азотных удобрений был использован двухседельный клапан DN25; в этом клапане часто происходило разрушение соединения между штоком и седлом клапана. После того как мы выявили причину — резонанс, мы заменили седло клапана с линейной характеристикой на седло с логарифмической характеристикой, и проблема была решена. Например, в одной из лабораторий авиационного института использовался клапан с втулкой модели DN200; из-за сильного вращения заслонки клапан не мог функционировать. После того как вместо окна на втулке было сделано небольшое отверстие, вращение заслонки немедленно прекратилось. 6. Замена типа регулирующего клапана для устранения резонанса. У регулирующих клапанов с разной конструкцией естественно различаются их собственные частоты. Замена типа регулирующего клапана является наиболее эффективным способом коренного устранения резонанса. У клапана, который сильно вибрирует — происходят интенсивные колебания (в серьезных случаях это может привести к разрушению клапана), он также сильно вращается (иногда шток клапана ломается или выворачивается), к тому же возникает сильный шум (до 100 децибел и более), достаточно заменить его на клапан с совершенно другой конструкцией, и эффект сразу становится заметным: интенсивная резонансная активность исчезает чудесным образом. В ходе нового расширения одного из заводов по производству винилона был использован клапан с рукавом DN200. При этом наблюдались все три вышеупомянутых явления: трубопровод диаметром DN300 колебался, поршень клапана вращался, а уровень шума превышал 100 децибел. Угол резонанса составлял 20–70%. Учитывая большой угол резонанса, был использован клапан с двумя седлами; после этого резонанс исчез, и клапан начал работать нормально. 7. Для снижения колебаний, вызванных кавитацией, следует, конечно, искать способы уменьшения кавитации. ①Пусть энергия удара, возникающая при разрыве пузырьков, не воздействует на поверхность твердого тела, особенно на элемент клапана, а будет поглощена жидкостью. У клапанов с втулкой именно такая особенность, поэтому клапанный элемент типа штифтового можно заменить на клапанный элемент типа втулочного. ②Применяются все возможные способы снижения кавитации, такие как увеличение сопротивления в зоне сужения, повышение давления в месте сужения, ступенчатое или *снижение давления и т. д. 9. Избегание воздействия волн от внешних источников колебаний. Воздействие волн от внешних источников может привести к колебаниям клапана, что, очевидно, является ситуацией, которую необходимо избегать при нормальной работе регулирующего клапана. Если такие колебания все же возникают, необходимо принять соответствующие меры. Способы улучшения стабильности регулирующего клапана при ее недостаточной степени: 1. Изменение направления действия силы дисбаланса. При анализе стабильности известно, что если сила дисбаланса действует в том же направлении, что и направление закрытия клапана, то стабильность клапана снижается. При работе клапана в условиях действия вышеуказанных несбалансированных сил применяется метод изменения направления их действия; обычно это заключается в переводе клапана из режима закрытого потока в режим открытого потока. В целом, такой подход позволяет эффективно решить проблему стабильности клапана. 2. Способ избежания работы клапана в зоне нестабильности. Некоторые клапаны из-за особенностей своей конструкции имеют низкую стабильность при работе в определенных положениях открытия. ①Двухседельный клапан: угол открытия составляет менее 10%; из-за тока на верхнем шарике поток открывается, а на нижнем шарике — закрывается, что приводит к проблемам с стабильностью; ② В области, где происходит изменение силы, несбалансированности, стабильность также оставляет желать лучшего. У клапанов-бабочек точка перехода находится примерно на уровне 70 градусов; у двухседельных клапанов — на уровне 80–90% полного открытия. При встрече с такими клапанами работа в зоне нестабильности неизбежно приводит к плохой стабильности; достаточно избегать работы в такой зоне. 3. Использование клапанов с высокой стабильностью: у таких клапанов изменения силы дисбаланса минимальны, а направление их работы оптимально. Среди распространенных сферических клапанов у клапанов с втулкой именно есть такая важная особенность. Когда стабильность однокамерных и двухкамерных клапанов низкая, замена их на комплектные клапаны обязательно повысит стабильность. 4. Способность исполнительного механизма с увеличенной жесткостью пружины противостоять влиянию изменений нагрузки на ход зависит от жесткости пружины: чем выше жесткость, тем меньше ее влияние на ход, и тем лучше стабильность клапана. Увеличение жесткости пружины — это простой и распространенный способ повышения стабильности клапана; например, пружину с диапазоном давления 20–100 кПа можно заменить на пружину с более высокой жесткостью в диапазоне 60–180 кПа. Этот метод используется в основном для клапанов с позиционером; в противном случае к клапану необходимо подключить отдельный позиционер. 5. Метод снижения скорости реакции. Когда система требует, чтобы регулирующий клапан реагировал или менял свою работу не слишком быстро, но при этом сам клапан реагирует и меняет свою работу слишком быстро, это является нежелательным. Например, когда необходимо точное регулирование расхода жидкости, но изменения в регулировании расхода через клапан бывают слишком значительными. Или же когда сама система уже обладает высокой скоростью реакции, а регулирующий клапан дополнительно оснащен позиционером для ускорения его действий – это также является нежелательным. Это приведет к перерегулировке, вибрациям и т. д. В связи с этим следует снизить скорость реакции. Способы: ① Изменить линейные характеристики на логарифмические; ② Устройства с позиционером можно заменить на преобразователи или приводы. 6. Изменение направления потока, решение проблем, связанных с закрытием клапана, устранение атмосферных колебаний. Двухпозиционные клапаны используются в качестве клапанов с полным закрытием для повышения эффективности закрытия. В жидкостном средстве под действием сил дисбаланса, возникающих при закрытом потоке, поршень клапана оказывается под давлением, что способствует его закрытию. Этот эффект называется эффектом всасывания; он ускоряет движение поршня клапана, что приводит к возникновению небольшого эффекта ударной волны и, в свою очередь, к возникновению резонанса в системе. Решением вышеупомянутой проблемы является изменение направления потока таким образом, чтобы он тек в сторону, тогда тряска исчезнет. Для решения проблем, подобных той, когда из-за стимулирования закрытия клапан не может нормально функционировать, также можно рассмотреть возможность применения этого метода. 7. Метод преодоления разрушения под действием потока* Типичным клапаном является двухседельный клапан: поток входит сзади, а элемент клапана расположен перпендикулярно к направлению потока; поток обтекает этот элемент и выходит двумя струями — сверху и снизу. Удар потока о сердечник клапана заставляет его смещаться в сторону выхода, что приводит к трению и повреждению направляющих поверхностей сердечника и втулки. Это вызывает нарушения в работе клапана. Высокий расход жидкости также может привести к изгибу сердечника, его эрозии; в серьезных случаях он даже может сломаться. Способы решения: ① Повысить твердость материала в направляющих элементах. ② Увеличить размер промежутка между верхней и нижней частями шарика клапана, чтобы он имел более крупные размеры. ③ Использовать другой клапан в качестве замены. При использовании втулочного клапана жидкость поступает с всех сторон вокруг втулки, что **снижает боковое давление на затвор клапана**. 8. Способ преодоления вращающей силы, возникающей из-за действия жидкости, и заставляющей валевой элемент вращаться, для валевых элементов с «V»-образным отверстием заключается в том, что из-за асимметричного притока среды на валевой элемент действуют неравномерные силы, направленные по тангентальной линии, что приводит к возникновению вращающей силы. Особенно сильно это касается клапанов с DN≥100. В результате это может привести к отсоединению клапана от штока исполнительного механизма; в случае исполнительных механизмов без пружины это может вызвать искривление диафрагмы. Способы решения проблемы: ① Повернуть элемент клапана на противоположный угол, чтобы сбалансировать силы, действующие на него в тангенциальном направлении; ② Дополнительно закрепить соединение между штоком клапана и толкателем; при необходимости можно использовать дополнительную прокладку для предотвращения вращения; ③ Заменить элемент клапана с «V»-образным отверстием на элемент в форме поршня; ④ Использовать или изменить конструкцию на такую, при которой используется втулка; ⑤ Если причиной вращения является резонанс, то проблему можно решить путем устранения резонанса. 9. Регулировка силы трения между створками клапана-бабочки позволяет преодолеть проблему колебаний при его открытии. Для таких клапанов используются мягкие уплотнители в виде уплотнительных кольцевидных деталей, уплотнительных рингов и покрытий. При закрытии клапана мягкие уплотнители деформируются, что способствует точному закрытию створок клапана и обеспечивает высокоэффективное закрытие. Но когда необходимо открыть клапан, привод должен постоянно увеличивать силу, действующую на створку клапана. Как только эта сила становится равна силе трения мягкого уплотнителя о створку клапана, та начинает двигаться. Как только происходит запуск, это трение резко снижается. Для достижения баланса сил клапанный элемент резко открывается. Когда сила, возникающая в результате этого, компенсируется моментом силы, создаваемым давлением среды при соответствующем угле открытия, а также моментом силы, создаваемым приводом, клапан останавливается на этом угле открытия. Такой резкий и внезапный скачок угла открытия может достигать 30–50%, что приведет к целому ряду проблем. В то же время при закрытии из-за значительных изменений в мягких уплотнителях может возникнуть постоянная деформация, либо они могут быть повреждены или порваны под действием клапанных пластин, что сокращает срок их службы. Решение заключается в регулировке трения между гибким уплотнителем и клапанным элементом при его запуске, что позволяет не только обеспечить необходимый уровень перекрытия, но и обеспечить нормальный запуск клапана. Конкретные способы включают: ① корректировку величины перегрузки; ② снижение трудностей, связанных с открытием клапана из-за чрезмерного закрытия его створок, путем использования ограничителей или регулировки усилия зажима и выходного усилия исполнительного механизма