Износостойкий пережимной клапан: рассчитан на эксплуатацию в условиях абразивной суспензии

Шламопровод, работающий 24 часа в сутки, по сути, представляет собой пескоструйную машину, направленную на каждый клапан в системе. Частицы, взвешенные в быстро движущейся жидкости, ударяются о седла клапанов, диски и стенки корпуса тысячи раз в минуту. В течение нескольких недель обычные шаровые краны заклинивают, на дисках дроссельных заслонок появляются эрозионные канавки, а задвижки полностью теряют свою посадочную поверхность. Износостойкий пережимной клапан был создан специально для таких условий, а механизм его долговечности проще и надежнее, чем любая экзотическая металлургия.

Как абразивная среда разрушает обычные клапаны и почему пережимные клапаны выживают

Износ обычного клапана концентрируется в двух точках: посадочных поверхностях, которые должны уплотняться друг с другом, и внутренних стенках корпуса, где турбулентность потока самая высокая. В шаровом или плунжерном клапане абразивные частицы внедряются в мягкий материал седла, а затем действуют как вторичные абразивы, которые оставляют царапины на поверхности шара при каждом цикле открытия/закрытия. Клапан, который идеально герметичен в первый же день, может дать течь в течение 500 циклов работы при работе с крупным шламом.

Пережимной клапан устраняет обе точки отказа. Когда клапан открыт, резиновая втулка представляет собой гладкую полнопроходную цилиндрическую поверхность без карманов, краев и зон турбулентности, где могут концентрироваться частицы. Когда клапан закрывается, втулка сжимается — частицы в потоке просто выдавливаются, а не задерживаются на твердом металлическом седле. Эластическое восстановление резины после каждого закрытия происходит самоочищение.

Вот почему инженеры горнодобывающей промышленности, управления хвостохранилищами и транспортировки сыпучих материалов постоянно обращаются к пережимным клапанам при работе с абразивами. Более подробное сравнение этих характеристик с мембранными клапанами в сложных условиях горнодобывающей промышленности см. в нашей статье. Сравнение пережимного клапана и мембранного клапана для горнодобывающей промышленности .

Роль резиновой втулки в износостойкости

Втулка — это вся история износа пережимного клапана. От его долговечности зависят интервалы технического обслуживания, стоимость замены и время безотказной работы. Чтобы понять, почему резина превосходит металл в абразивной работе, необходимо кратко взглянуть на физику.

Металлические поверхности противостоят истиранию за счет своей твердости — они стараются быть тверже абразивной частицы. Это работает до тех пор, пока не появится частица тверже металла, после чего металл быстро теряется. Резина устойчива к истиранию благодаря эластичности. Когда частица ударяется о резиновую поверхность, резина локально деформируется и пружинит, рассеивая энергию удара, а не поглощая ее в виде пореза или выбоины. Частица проходит, не удаляя материал. Этот механизм, иногда называемый эффектом обратного отскока резины, наиболее эффективен при использовании высокоэластичного натурального каучука (NR), поэтому NR остается стандартным материалом для втулок для работы с абразивными растворами.

Высокопроизводительные износостойкие втулки развивают эту идею за счет разработки самой резиновой смеси: более высокое содержание натурального каучука, более мелкая плотность серы серы и усиление содержания сажи, настроенное на максимальную стойкость к истиранию без ущерба для гибкости. В результате получается втулка, которая сгибается, изгибается и самозаживляет микротрещины во время эксплуатации — поведение, которое не может повторить ни один металлический компонент клапана.

Ключевые показатели: что на самом деле означает «износостойкость» в данных

Заявления об износостойкости полезны только в том случае, если они привязаны к измеримым параметрам. При оценке износостойких втулок пережимных клапанов наибольшее значение имеют три показателя:

Твердость (по Шору А): Большинство износостойких втулок пережимных клапанов имеют твердость по Шору А от 40 до 65. Более мягкие втулки (40–50 по Шору А) лучше поглощают удары крупных, высокоскоростных частиц; более твердые втулки противостоят резанию частицами с острыми краями на более низких скоростях. Указание неправильной твердости для данного профиля частиц значительно сократит срок службы гильзы.

Индекс истираемости (DIN 53516/ISO 4649): Этот стандартизированный тест измеряет потерю объема в условиях контролируемого истирания. Высокоабразивный состав NR при испытании может показать потерю объема 80–120 мм³, что составляет менее половины потери стандартного эластомера в тех же условиях.

Прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве: Эти свойства позволяют предсказать, как втулка будет вести себя при комбинированном механическом воздействии и абразивном износе. Втулка с высокой прочностью на разрыв (18 МПа) и удлинением более 400% выдерживает как прокол острыми частицами, так и усталостное растрескивание в месте защемления.

Типичные области применения: горнодобывающая промышленность, шлам, хвосты и цемент.

Износостойкие пережимные клапаны появляются везде, где в технологической среде присутствуют твердые вещества и жидкость. Конкретные требования различаются в зависимости от отрасли, но фундаментальное преимущество клапана — эластичная износостойкость без контакта металла с металлом — применимо ко всем из них:

• Добыча и переработка полезных ископаемых: Шламы медной, золотой и железной руды содержат частицы размером от мелких хвостов микронного диапазона до крупного продукта дробления. Пережимные клапаны на разгрузочных линиях мельницы, линиях подачи циклонов и линиях возврата хвостов обрабатывают эти потоки без эрозионных сбоев, от которых страдают обычные клапаны. Крупнопроходные установки на пережимные клапаны с открытым корпусом для пульпопроводов большого диаметра эффективно справляться с большими объемами потоков.
• Управление хвостохранилищами: Пульпы хвостов являются одними из наиболее абразивных и коррозийных потоков на любом предприятии, поскольку содержат мелкие частицы кварца и остаточные химические реагенты. Износостойкие пережимные клапаны на линиях распределения хвостов и линии нижнего слива сгустителя обеспечивают многолетний срок службы муфт, тогда как металлические клапаны требуют ежеквартальной замены.
• Обращение с цементом и известью: Сухой цемент и известь, смешанные с водой, образуют высокоабразивные суспензии, которые быстро разрушают обычные седла клапанов. Прижимная втулка с гладким отверстием позволяет избежать внутренних выступов и ограничений отверстия, где цемент скапливается и твердеет.
• Дноуглубительные работы и транспортировка песка: Высокоскоростные песчано-гравийные растворы требуют износостойкости по всему пути потока. Пережимные клапаны в разгрузочных линиях земснарядов и контурах промывки песка надежно работают в условиях, при которых стандартный дроссельный клапан может выйти из строя за несколько недель.
• Производство электроэнергии: Обращение с летучей золой, промывка зольного остатка и шламовые контуры FGD (обессеривания дымовых газов) генерируют потоки тонкого абразива, которые эффективно обрабатываются износостойкими пережимными клапанами по всей установке.

Выбор подходящего пережимного клапана для абразивных работ

Выбор размера клапана для работы с абразивными материалами требует больше входных данных, чем стандартные расчеты расхода. Четыре параметра, помимо расхода и давления, непосредственно влияют на срок службы втулки и должны быть подтверждены перед указанием:

1. Размер частиц и твердость: Грубые, угловатые частицы (более 5 мм, твердость по шкале Мооса выше 6) требуют максимально эластичных гильз из NR с большей толщиной стенок. Мелкие округлые частицы более щадящие и позволяют получить более твердые соединения с более длительным усталостным сроком службы.
2. Концентрация твердых веществ по весу: Плотность суспензии выше 40% по массе значительно увеличивает скорость износа. При очень высоких концентрациях скорость потока необходимо снижать для поддержания приемлемого срока службы муфты, что влияет на выбор диаметра трубы на входе.
3. Скорость потока: Скорость износа резины примерно пропорциональна квадрату скорости. Поддержание скорости шлама на торце клапана в диапазоне 1,5–3,5 м/с значительно продлевает срок службы втулки по сравнению со скоростью 5 м/с.
4. Диаметр отверстия клапана: Полнопроходной размер предотвращает скачки скорости на торце клапана. Уменьшение диаметра клапана относительно диаметра трубы создает эффект Вентури, который концентрирует абразивные частицы и ускоряет износ втулки. Для абразивных цепей большого объема, пережимные клапаны большого диаметра для подачи большого объема абразива обеспечить полнопроходной размер в масштабе.

Там, где размер и концентрация частиц превышают то, с чем экономично может справиться втулка пережимного клапана, шламовые ножевые задвижки в качестве альтернативы для применений с высоким содержанием твердых частиц может предложить лучшую стоимость за цикл для работы с очень грубой очисткой или высоким давлением. Точное сравнение профилей обслуживания между двумя конфигурациями является наиболее надежной основой для принятия такого решения.

Износостойкие пережимные клапаны Fengchi: технический обзор

Износостойкие пережимные клапаны Fengchi разработаны от втулки наружу для работы с абразивом. Втулки изготавливаются из компаундов с высоким содержанием натурального каучука с использованием метода ручной сборки, который обеспечивает равномерную толщину слоя износа по всему отверстию, избегая тонких пятен, которые вызывают преждевременный выход из строя формованных гильз.

Доступный в размерах от DN25 до DN600, с пневматическим, электрическим и ручным приводом, эта линейка охватывает большинство применений, связанных с суспензиями и сыпучими материалами, от пилотного масштаба до полного производства. Материалы корпуса из алюминиевого сплава и ковкого чугуна соответствуют стандартным классам давления; Для установок высокого давления или большого диаметра доступны прочные стальные корпуса. Перед отправкой все клапаны проходят заводские испытания при номинальном давлении.

Варианты гильз включают стандартный NR для общей абразивной работы, высокоабразивный состав NR для грубых или высокоскоростных суспензий, EPDM для абразивных потоков с химическим переносом и NBR для нефтесодержащих суспензий. Каждое приложение получает рекомендации, основанные на анализе фактического профиля услуги. Свяжитесь с командой инженеров Fengchi и сообщите характеристики частиц, плотность суспензии и рабочее давление, чтобы получить полную рекомендацию по размеру и выбору втулки.