谈多功能阀及水力控制阀技术上创新和改进的体会

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发布时间:2017年6月17日

------------谈多功能阀及水力控制阀技术上创新和改进的体会

 摘要:本文简述了湖南株洲南方阀门股份有限公司主要产品——多功能水泵控制阀和水力控制阀中的关键零件:橡胶膜片在结构设计上的改进过程,通过结构创新生产出了国内最高压力等级6.4MPa的膜片式多功能水泵控制阀,填补了此项国内空白,以及通过对老型号产品结构上的改进,为企业带来的巨大经济效益和社会效益。体现了技术创新是企业快速发展和壮大的科学道理。并且作者在现有基础上,又再次对橡胶膜片进行了改进,开发出了更高压力等级10MPa的多功能水泵控制阀。

     关键词:橡胶膜片   结构创新   装配省力   压力等级6.4Mpa多功能水泵控制阀    更高压力等级10MPa多功能水泵控制阀控制阀   有限元分析  FLUENT软件    仿真模拟计算   阻力损失   巨大经济效益和社会效益

 湖南株洲南方阀门股份有限公司是省科技厅认定的高新技术企业,也是国内生产水力控制阀的龙头企业。多功能水泵控制阀和水力控制阀是公司的主导产品,广泛用于市政、石化、钢铁、矿山、灌溉等多种领域,公司主编了多项行业标准,是阀门行业中生产水力控制阀系列公称通径最大(DN1200)、公称压力最高(PN64)的著名企业。通过了ISO9001和ISO14001认证,多功能水泵控制阀荣获“湖南省名牌产品”称号和“湖南省著名商标”。

株洲南方阀门的水力控制阀整体结构先进,运行安全可靠,自动化程度高,消除水锤效果好,投入市场以来不断获得用户的认可和好评,产品销往全国各地并出口到欧洲、美洲、非洲。随着公司生产规模的不断扩大和市场的需求,产品规格和压力等级也不断增多,至2003年,生产的多功能和水力控制阀的压力等级达到了4.0MPa,最大规格也达到了DN1200。可这时问题也不断地暴露出来,主要反映在其中的关键零件:橡胶膜片的密封上,在PN2.5-PN4.0Mpa压力等级上出现了渗漏问题,受到了客户的批评,使我们的售后服务工作陷入了被动局面,不攻破橡胶膜片密封上的技术难关,要发展更高压力等级的水力控制阀已不再可能,为此,公司上下困扰着,寻找着突破这个技术瓶颈的办法。

改进前状况:

1 、橡胶膜片结构为盘状,应用在PN1.0-PN4.0Mpa的水力控制阀上。

2、 用于PN25和PN40压力等级时,装配劳动强度大,紧固膜片上连接螺栓时需在板手端加增力套筒。

3、出厂的PN2.5MPa PN4.0MPa水力控制阀,用户使用一段时间后,膜片位置处时常出现渗漏现象,紧固螺栓后依然不能解决问题,用户头疼,我们无奈。

4、售后服务费用高,服务人员全国各地疲于奔波。

2003年中旬,本人接受了开发新品DN200 PN6.4Mpa多功能水泵控制阀工作,用于山东黄金集团山三岛金矿的配套使用阀门。当时国内尚无此类产品面世。按当时我公司的技术状况,不突破膜片密封上的技术难关,是无法实现产品顺利交付的。为跨越这道技术上的拦路虎,本人在草拟的几种结构改进方案中,选定了一种既简单经济,又安全可靠的最佳方案运用到了新品的开发设计中。完成设计后我们及时投入到了零件的生产加工中,在最后总装现场,操作者反映装配方便、省力,不需再用加力套筒方式来紧固膜片处的连接螺栓,劳动强度大幅度降低。最后的产品出厂压力试验,我们严格按照国家标准要求进行,无论是1.5倍的强度试验还是1.1倍的密封试验,众目睽睽之下,膜片密封处达到了滴水不漏的理想状态。随后,我们分解了阀门,仔细检查膜片的每个部位,未见任何异常现象,接着,我们再次按标准重新做了出厂的压力试验,结果膜片密封处仍然是滴水不漏……此时此刻,那攻破了技术难关而倍感欣慰之情油然而生,大家欢呼着国内膜片式水力控制阀上最高纪录诞生的难忘时刻。

改进后的状况:

1、 膜片结构在原来基础上增加了一道环形密封圈。

2、膜片的密封处做到了无论压力大小,仍然滴水不漏的理想状况。

3、大大降低PN25以上水力控制阀装配中的劳动强度。

4 、突破了困扰我们多时的高压力水力控制阀膜片泄漏的技术难关,为发展更高压力等级的水力控制阀打下了坚实基础。

随后,公司对生产的所有规格的水力控制阀中膜片结构进行了技术改进。不久后,我们陆续开发出了DN100 DN150 DN250 DN300 DN350的 PN6.4Mpa多功能水泵控制阀,应用于国内多家大型企业,获得了用户的广泛好评。

在膜片技术的难关被突破以后,我们又在2006年初对生产的多功能和水力控制阀的阀体结构进行了技术改进和结构优化工作。在此之前,国内某些自来水公司用户反映我们的DN800 PN1.0Mpa等规格水力控制阀阻力损失较大,能耗上给企业的经济效益提升带来了影响。针对用户的意见,我们认真研究了产品的特点,寻找着产生阻力损失的症结之处和克服的最佳办法。本人运用PRO/E软件的强大造型功能,绘制了复杂的DN400-DN1200老品阀体的三维实体模型,并运用先进的Fluent CAE软件进行流场的有限元分析和仿真模拟计算,通过观察和分析流场中压力分布云图和速度矢量图及仿真计算结果,我们找到了阻力损失大问题的症结所在,对阀体结构进行了改进设计,新设计了改进型DN400-DN1200多功能阀。经对新、老产品模型的有限元分析和仿真模拟计算,发现在同等条件下,新品的阻力损失比老品有明显的降低,流场中速度矢量情况和压力分布状况得到明显改善……模拟仿真新技术的运用对优化我们的产品设计带来了立竿见影的效果。

接着,制造出的改进型DN800-II多功能阀运用到了已有我公司同规格老品的企业—湖南怀化市某自来水公司中,经客户使用后的实践证明,改进后新品的阻力损失,在2m/s流速下,由原来的1.8米水柱降到了现在的不到1.0米水柱,能耗大大降低,开启时由原来的较大噪声到新品的噪声消除,受到了用户的高度赞扬,产生了很好的社会效益,用户的经济效益也得到明显提高。

此后,我们不断接到用户对改进新品的大量需求,从2006年5月到今年上半年,仅仅在DN800一个规格的改进产品销售上,我们就为全国各地提供了117台优质的多功能阀和其它水力控制阀产品,创工业产值1000多万元,为企业带来了巨大的经济效益。

目前,本人又在DN200 PN6.4Mpa多功能阀的基础上,对橡胶膜片结构进行了新的创新和改进,设计出了DN200 PN10MPa更高压力等级的多功能水泵控制阀,现已通过技术评审,不久生产后将运用到国内某大型煤矿中,它又将创造我国水力控制阀史上一个新的辉煌,进一步巩固我公司在国内水力控制阀技术上的领先地位。

从2003年中旬至今的几年中,我公司运用上述膜片和阀体改进技术生产的多功能和水力控制阀,创工业产值2个亿,广泛应用在全国多种行业及大型企业中,为国家经济建设发挥着重要作用。技术进步为我公司带来了丰硕的成果,也为推动我国水力控制阀技术的发展起到了积极的作用。本人深刻感到,技术创新、新技术运用、老品的技术改造在国内众多阀门企业中大有用武之地,产品技术含量的不断提升为降低能源消耗,提高产品工作效率,提升我国阀门产品的整体档次有着光明的发展前景。