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閥門扭矩和彎矩安全性能  API 6D-?,014對轉(zhuǎn)矩／推力性能試驗是如何規(guī)定的？ 閥門扭矩和彎矩安全性能 電動閥門扭矩和彎矩安全性能 氣動 閥門檢測
    之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹操作球閥、閘閥或旋塞閥所需的zui大轉(zhuǎn)矩或推力，應(yīng)在買方規(guī)定的壓力下測量，閥門操
作如下：分析了管道系統(tǒng)上閥門扭矩和彎矩載荷產(chǎn)生的原因和影響，介紹了試驗結(jié)果，闡述了綜合試驗裝置的性能和工作原理，探討了閥門扭矩和彎矩性能的試驗方法。目前，閥門的檢驗有強度試驗和密封試驗等。但在實際工況中閥門安裝到壓力管道上，不僅承受著內(nèi)部介質(zhì)的壓力，還由于閥門、管道和內(nèi)部流體懸掛的自重，內(nèi)部流體流動帶來的沖擊力及引起的系統(tǒng)振動，安裝過程中的兩側(cè)法蘭安裝角度的錯位和尺寸誤差間隙，系統(tǒng)溫度波動的變化( 熱脹冷縮) ，材料熱處理不完善引起的內(nèi)應(yīng)力和啟閉動作等因素，使得管道上的閥門承受著一定的扭矩和彎矩作用，引起閥體產(chǎn)生一定的變形，影響閥門的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)檢測的需要，研制了綜合試驗裝置。

2、工作原理
綜合試驗裝置( 圖1和圖2) 采用一體化整體結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計，數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以檢測金屬及非金屬材料的扭矩、彎矩性能，測量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性較常規(guī)的檢測方法進一步提高。

扭矩性能試驗由伺服驅(qū)動系統(tǒng)帶動減速器，減速器與動態(tài)扭矩傳感器之間安裝彈性聯(lián)軸器，使得減速器與動態(tài)扭矩傳感器中心軸相連能順利進行轉(zhuǎn)動能量的傳遞，而且解決異軸相連導(dǎo)致不同軸等問題，不會使產(chǎn)生的彎矩對檢驗結(jié)果準(zhǔn)確度有影響。動態(tài)扭矩傳感器與軸承座的連接采用硬連接，閥門試樣可直接從動態(tài)扭矩傳感器上感應(yīng)其扭矩值。閥門出口端的模擬管道可在導(dǎo)軌上滑動( 兩根導(dǎo)軌在水平方向限制了轉(zhuǎn)動，縱向可沿著中心軸進行滑動) ，使得扭轉(zhuǎn)過程中，閥門的變形及螺紋的擰入，系統(tǒng)軸向距離縮短，出口端的模擬管道可自由滑動。彎矩性能試驗時( 圖3) 采用全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計。力矩感應(yīng)側(cè)采用可調(diào)節(jié)懸臂架支撐方案，實現(xiàn)力值傳感器與可調(diào)節(jié)懸臂架保持垂直，而且可調(diào)節(jié)懸臂架保持一定的剛性，保證在試驗前和試驗后被試驗閥彎矩更準(zhǔn)確的感應(yīng)。被試驗閥門的彎矩M = F ×L，試驗前可調(diào)節(jié)懸臂架和閥門自重，通過力值傳感器的復(fù)位進行清零操作，使試驗結(jié)果更準(zhǔn)確。在出口端的模擬管道上施加的驅(qū)動力采用平行四邊形加載法，保證力的加載過程中方向始終向下。增設(shè)可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動支架結(jié)構(gòu)，使得伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行旋轉(zhuǎn)作拉伸牽引，避免了伺服驅(qū)動系統(tǒng)在向施力時產(chǎn)生水平的錯位移動。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥綜合試驗裝置

1. 鋼鏈2. 支撐彈簧3. 力值傳感器4. 可調(diào)節(jié)懸臂架5. 平衡支點6. 支架7. 閥門抗彎試樣( 金屬及非金屬材料)8. 調(diào)節(jié)環(huán)9、16. 模擬管道10. 拉桿11. 連桿12. 活動支點13. 伺服驅(qū)動系統(tǒng)( 雙向絲桿) 14. 滑動導(dǎo)軌15. 滑套17. 閥門抗扭試樣( 金屬及非金屬材料) 18. 軸承組19. 動態(tài)扭矩傳感器20. 彈性聯(lián)軸器21. 減速器22. 伺服電機

圖1 綜合試驗裝置

人機界面的力矩- 時間曲線

a. 自動預(yù)緊階段b. 加載階段c. 力矩保載階段d. 卸載階段e. 設(shè)定值

圖2 人機界面的力矩- 時間曲線

3、裝置性能
綜合試驗裝置適用于測量公稱尺寸DN8 ～ 100的閥門，結(jié)構(gòu)長度滿足GB /T 12221 - 2005 的要求，扭矩測量范圍0 ～ 500N·m，抗彎矩測量范圍大平臺工裝0 ～ 2 500N·m、小平臺工裝0 ～ 600N·m，彎矩zui大變形角度45°，控制系統(tǒng)為數(shù)字化閉環(huán)控制。

4、測試過程
根據(jù)GB /T 8464 -2008 規(guī)定，對閥門施加扭矩和彎矩載荷( 表1 和表2) ，保持時間10s，閥門應(yīng)無破損及明顯變形，并符合強度試驗和密封試驗要求( 表3和表4) 。閥門按照閥腔結(jié)構(gòu)分為整體閥腔( 閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥) 和組合閥腔2 種方式( 球閥) 。選取閘閥Z15T - 10K - DN40 和球閥Q11F - 10T -DN50 進行扭矩試驗，選取止回閥H14W - 16T -DN80 和球閥Q11F -20T - DN65 進行彎矩試驗。

 a)腔體在大氣壓力下，通道帶壓，由開啟到關(guān)閉；
    b)腔體在大氣壓力下，關(guān)閉件兩側(cè)帶壓，由關(guān)閉到開啟：
    c)腔體在大氣壓力下，關(guān)閉件一側(cè)帶壓，由關(guān)閉到開啟；
    d)腔體在大氣壓力下，關(guān)閉件另一側(cè)帶壓，由關(guān)閉到開啟。

閥門彎矩試驗

圖3 閥門彎矩試驗

施加扭矩值

表1 施加扭矩值

施加彎距值

表2 施加彎距值

抗扭矩試驗

表3 抗扭矩試驗

5、結(jié)果分析
(1) 扭矩和彎矩載荷對整體閥腔結(jié)構(gòu)的閥門影響比較小，對組合閥腔結(jié)構(gòu)閥門影響比較大。因此管道系統(tǒng)應(yīng)盡量選擇整體閥腔結(jié)構(gòu)的閥門，球閥體腔設(shè)計應(yīng)盡量采用上裝式整體結(jié)構(gòu)。

(2) 組合閥腔結(jié)構(gòu)的閥門施加扭矩載荷時，主、副閥體的連接螺紋進一步旋入，主閥體體腔產(chǎn)生微變形，閥座進一步對球體進行擠壓，導(dǎo)致球體表面產(chǎn)生壓痕。球體的啟閉過程中對閥座會產(chǎn)生刮損，無法實現(xiàn)密封，同時閥桿的啟閉力明顯增加。因此球閥在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主、副閥體連接處要設(shè)計止口結(jié)構(gòu)，編制更合理裝配和加工工藝，保證主、副閥體配合既緊密到位，又要保證球體和閥座有效密封貼合。

表4 抗彎矩試驗

抗彎矩試驗

(3) 組合閥腔結(jié)構(gòu)的閥門施加彎矩載荷時，由于兩閥體連接螺紋有效長度短，導(dǎo)致產(chǎn)生螺紋連接緊固失效，產(chǎn)生崩裂現(xiàn)象，無法實現(xiàn)密封。因此在組合閥腔結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不僅需要考慮介質(zhì)壓力對殼體的影響，還應(yīng)考慮系統(tǒng)zui大彎矩對閥門結(jié)構(gòu)的影響，合理增加連接螺紋的有效長度，加強螺紋連接部位的局部厚度。

6、結(jié)語
通過閥門扭矩和彎矩綜合性能試驗裝置的測試證明，雖然閥門壁厚達到了標(biāo)準(zhǔn)要求，并且都符合殼體強度和密封要求，但是由于系統(tǒng)額外的扭矩和彎矩載荷因素，會對閥門造成一定的影響。在閥門的使用工況管線上，應(yīng)有效限制閥門zui大懸掛管線的質(zhì)量，重型閥門應(yīng)安裝方式，而且在現(xiàn)有的閥門使用規(guī)范基礎(chǔ)上，明確閥門zui大使用安裝預(yù)緊力，以確保閥門的安全使用。在閥門設(shè)計時，應(yīng)該考慮實際工況中外部管道對閥門所施加扭矩和彎矩的影響，避免存在安全隱患。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥