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阀门扭矩和弯矩性能综合试验装置研制

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  • 发布时间:2014-09-13
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Development and M anufacturing of Combined Test Devicef0r Torsion and Bending M oment PerformanceLIN Mei,W ANG Yi-xiang,CHEN Jing-miao,W U Jian-dong(National Quality Supervision and Inspection Center of Valve Products,Wenzhou 325105,China)Abstract:The paper analyses the causes and effects of valve torque and bending moments on the pipingsystem ,introduces the testing results,expounds performance and working principle of combined test de-vice for torsion and bending moment perform ance,and discusses the testing methods for torsion andbending moment perform ance。

Key words:valve;torsion tests;bending moment test;test device1 概述目前,阀门的检验有强度试验和密封试验等。

但在实际工况中阀门安装到压力管道上,不仅承受着内部介质的压力,还由于阀门、管道和内部流体悬挂的自重,内部流体流动带来的冲击力及引起的系统振动,安装过程中的两侧法兰安装角度的错位和尺寸误差间隙,系统温度波动的变化(热胀冷缩),材料热处理不完善引起的内应力和启闭动作等因素,使得管道上的阀门承受着-定的扭矩和弯矩作用,引起阀体产生-定的变形,影响阀门的整体结构。根据检测的需要,研制了阀门扭矩和弯矩安全性能综合试验装置。

2 工作原理阀门扭矩和弯矩安全性能综合试验装置(图 1和图2)采用-体化整体结构综合设计,数字化闭环控制系统,可以检测金属及非金属材料的扭矩、弯矩性能,测量准确度和稳定性较常规的检测方法进-步提高。

扭矩性能试验由伺服驱动系统带动减速器,减速器与动态扭矩传感器之间安装弹性联轴器,使得减速器与动态扭矩传感器中心轴相连能顺利进行转动能量的传递,而且解决异轴相连导致不同轴等问题,不会使产生的弯矩对检验结果准确度有影响。

动态扭矩传感器与轴承座的连接采用硬连接,阀门试样可直接从动态扭矩传感器上感应其扭矩值。阀门出口端的模拟管道可在导轨上滑动(两根导轨在水平方向限制了转动,纵 向可沿着中心轴进行滑动),使得扭转过程中,阀门的变形及螺纹的拧入,系统轴向距离缩短,出口端的模拟管道可自由滑动。

力矩感应侧采用可调节悬臂架支撑方案,实现力值传感器与可调节悬臂架保持垂直,而且可调节悬臂架保持-定的刚性,保证在试验前和试验后被试验阀弯矩更准确的感应。被试验阀门的弯矩 MF×L,试验前可调节悬臂架和阀门白重,通过力值传感器的复位进行清零操作,使试验结果更准确。在出口端的模拟管道上施加的驱动力采用平行四边形加载法,保证力的加载过程中方向始终向下。增设可作者简介:林美(1964-),女,浙江永嘉人,高级工程师,从事阀门检验和试验研究工作。

阀 门 2013年第3期旋转驱动支架结构,使得伺服驱动系统进行旋转作拉伸牵引,避免了伺服驱动系统在向下施力时产生水平的错位移动。

22 2l 2U l9 l l 7 l6 l51.钢链 2.支撑弹簧 3.力值传感器 4.可调节悬臂架5.平衡支点 6.支架 7.阀门抗弯试样(金属及非金属材料)8.调节环 9、16.模拟管道 l0.拉杆 l1.连杆 l2.活动支点13.伺服驱动系统(双向丝杆) 14.滑动导轨 15.滑套l7.阀门抗扭试样(金属及非金属材料) 18.轴承组19.动态扭矩传感器 2O.弹性联轴器 21.减速器 22.伺服电机图 1 阀门扭矩和弯矩安全性能综合试验装置a.自动预紧阶段 b.加载 阶段c.力矩保载阶段 d 卸载阶段 e.设定值图2 人机界面的力矩 -时间曲线3 装置性能综合试验装置适用于测量公称尺寸 DN8~100的阀门,结构长度满足 GB/T 12221-2005的要求,扭矩测量范围0~500N·m,抗弯矩测量范围大平台工装0-2 500N·m、小平台工装0~600N·m,弯矩最大变形角度45。,控制系统为数字化闭环控制。

4 测试过程根据GB/T 8464-2008规定,对阀门施加扭矩和弯矩载荷(表 1和表2),保持时间 10s,阀门应无破损及明显变形,并符合强度试验和密封试验要求(表 3和表4)。阀门按照阀腔结构分为整体阀腔(闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀)和组合阀腔2种方式(球阀)。

选取闸阀Z15T-10K-DN40和球阀Q11F-10T-DN50进行扭矩试验,选取止 回阀 H14W -16T-DN80和球阀Q11F-20T-DN65进行弯矩试验。

图3 阀门弯矩试验表 1 施加扭矩值公称尺寸/DN 8 10 15 20 25 32施加扭矩 T(M)/N·保载时间∥s试验结果m 2(xJlO闸板有微量磨痕(可忽略),达到壳体强度和密封试验要求25010阀杆启阈力矩明显增加,球体表面产生严重压痕。密封试验时阀座处出现泄漏现象5 结果分析(1)扭矩和弯矩载荷对整体阀腔结构的阀门影响比较小,对组合阀腔结构阀门影响比较大。因此(下转第 l3页)2013年第3期 阀 门 - 13-试样性能达到要求。

表 8 第2组试样拉伸试验试样编号 焊缝区 冲击功 热影响 冲击功5 结语(1)F92钢的可焊性较差,焊接工艺复杂,但只要选择合适的预热温度和层问温度、消氢处理,严格按工艺执行,完全可以避免焊接缺陷的产生。正确的选择热处理温度和保温时间,是保证焊缝获得良好力学性能的关键。

(2)通过对 F92新型马氏体耐热钢焊接材料、焊接工艺分析研究,对 F92的性能有了进-步的认识,给编制 F92焊接工艺任务书及评定方案提供了可靠的理论依据和参考数据。

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