Исследования степени герметичности дисковых поворотных задвижек с различными видами уплотнительных элементов

Введение 4
1 Анализ существующих конструкций задвижки дисковой 6
1.1 Общая информация 6
1.2 Анализ научно-технической литературы 8
1.3 Патентная проработка 13
1.4 Обзор и анализ существующих конструкций 20
2 Модернизация конструкции задвижки дисковой 28
2.1 Объект исследования: задвижка дисковая 28
3 Конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния уплотнительной манжеты 30
3.1 Цель 30
3.2 Моделирование работы 30
3.4 Анализ полученных данных 39
Заключение 41

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время на нефтяных месторождениях Российской Федерации традиционно в качестве запорной арматуры используются пробковые проходные краны, а также прямоточные задвижки. По сравнению с ними дисковые задвижки имеют меньшую степень герметичности. Тем не менее они имеют целый ряд преимуществ, такие как простота конструкции, малая строительная длина, небольшой вес, благодаря которым они легко поддаются монтажу и демонтажу, высокую скорость срабатывания затвора. Дисковые задвижки возможно эксплуатировать в различных внешних условиях, в них отсутствует сопротивление движению вещества в трубопроводе в открытом режиме, смена направления потока не влияет на их работу. Поэтому предлагается расширить область применения дисковых задвижек путем усовершенствования системы уплотнения и повышения степени герметичности дисковых задвижек до 35 МПа. Это позволит произвести замену традиционно применяемых запорных пробковых кранов и прямоточных задвижек на дисковые задвижки, рассчитанные на давления параметрического ряда: 14, 21, 35 МПа.
Таким образом, повышение степени герметичности дисковых задвижек является актуальной задачей.

Весь текст будет доступен после покупки

Анализ существующих конструкций задвижки дисковой
1.1 Общая информация
Запорная трубопроводная арматура имеет широкую область применения. Она применяется как в промышленной (судовая, нефтегазовая, энергетическая, химическая и другие виды промышленности), так и в быто вой сфере. Принцип действия запорной арматуры основан на перекрытии потока среды при перемещении его по трубопроводу.
Задвижки дисковые являются наиболее распространенными разновидностями промышленной трубопроводной арматуры. При этом они имеют целый ряд конструктивных отличий друг от друга, напрямую определяющих их достоинства и недостатки, область и условия применения. Основным рабочим органом является затвор, расположенный перпендикулярно потоку среды диск. Он жестко закрепляется на оси, которая в данном случае выступает в качестве штока, то есть служит для изменения положения запорного элемента. Полностью открытому положению затвора соответствует размещение диска вдоль оси корпуса арматуры. При полном закрытии он по всему периметру прилегает к проходным патрубкам, тем самым перекрывая сечение. Таким образом, для полного закрытия или открытия затвора достаточно повернуть шток на 90 градусов. Основной рабочий орган задвижки – шибер или диск – перемещается перпендикулярно потоку среды между уплотнительными поверхностями, расположенными параллельно. При этом в полностью открытом положении он находится вне проходного отверстия. Перемещение запирающего элемента осуществляется путем вращения выдвижного или не выдвижного шпинделя, который может приводиться в действие вручную при помощи штурвала, в том числе через редуктор, или автоматически – многооборотным электроприводом, гидроприводом или пневмоприводом. На рисунке 1.1 представлена задвижка дисковая шиберная.



Рисунок 1.1 – Задвижка дисковая шиберная

По ГОСТ 56001-2014 [10] определен перечень возможных отказов и перечень предельных состояний, при этом возможные отказы арматуры в зависимости от ее типа должны быть указаны в технических условиях или в руководстве по эксплуатации на этот тип арматуры.
Перечень возможных отказов:
- потеря плотности корпусных деталей и сварных соединений;
- потеря герметичности сальникового уплотнения;
- потеря герметичности уплотнений неподвижных соединений;
- потеря герметичности затвора (наличие утечек в затворе, превышающих установленные нормы по условиям эксплуатации);
- невыполнение функции «закрыто»;
- невыполнение функции «открыто»;
- несоответствие времени срабатывания (открытие, закрытие).
В перечне отказов выделяют критические отказы, которые характеризуются критериями предельных состояний:
- начальная стадия нарушения целостности корпусных деталей (потение, капельная течь);
- утечка через сальниковое уплотнение, неустранимая подтяжкой и под- набивкой;
- увеличение крутящего момента (превышающее расчетную величину) затяжки фланцевого соединения для достижения герметичности;
- увеличение крутящего момента на закрытие или открытие арматуры более 10 % от установленной в РЭ величины;
- дефекты шпинделя, которые могут привести к его разрыву (трещины всех видов и направлений);
- превышение предельно допустимых дефектов металла корпусных деталей и сварных швов при сплошном контроле методами неразрушающего контроля;

Весь текст будет доступен после покупки

-

Весь текст будет доступен после покупки