12t真空等离子焊箱真空系统改造.pdf
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1、运行与维护 Running and Maintenance 98 今日制造与升级 2023.6试验分为泥浆流动试验和使用条件下泥浆循环试验两部分。泥 浆 砂 粒 大 小 采 用 砂 粒 大 小 为 30 140Us(0.106 0.6mm),含沙量2%,其余参数及试验流程与“2.1”中相同。表2 全工况环境下阀门防砂效果结构形式额定工作压力(MPa)泥浆流动试验(MPa)使用条件下泥浆循环试验(MPa)划痕数量(1 1)试压结果3min压降5min压降3min压降5min压降阀座阀板单阀座结构1053.513.854.234.6200合格分体式阀座结构1054.274.637.568.2515
2、14不合格浮动式阀座结构1054.464.938.679.021717不合格双阀座结构1053.043.414.024.5800合格自激式阀座结构1053.073.324.074.4300合格通过实验,这5种结构的防砂阀所得数据见表2。3 结束语通过泥浆流动试验和使用条件下泥浆循环试验,分别对5种密封结构进行了验证。在中大砂粒工况环境下,5种密封结构阀门均能稳定工作。其中分体式阀座结构及浮动式阀座结构,由于介质会流入阀腔,虽然整体密封达标,但防砂效果相对较差,不过由于其结构简单,开关力矩轻,这两种密封结构的阀门仍有部分现场使用。在全工况环境下,单阀座结构、双阀座结构及自激式阀座结构均能在实验完
3、毕后稳定的工作;分体式阀座结构及浮动式阀座结构因其自身结构缺陷,不能阻挡小砂粒进入阀腔,会造成阀门开关时拉伤阀板,故不能使用在全工况环境。参考文献1 潘咏,张强.页岩气压裂作业用阀门的防砂技术探讨J.科技创新与应用,2018(29):164-165.作者简介江贵洪(1983),男,重庆人,本科,工程师,主要研究方向为机械制造与设计。表1 中大砂粒工况环境下阀门防砂效果结构形式额定工作压力(MPa)泥浆流动试验(MPa)使用条件下泥浆循环试验(MPa)划痕数量(1 1)试压结果3min压降5min压降3min压降5min压降阀座阀板单阀座结构1053.413.754.124.5300合格分体式阀
4、座结构1053.523.864.234.8711合格浮动式阀座结构1053.433.714.324.7500合格双阀座结构1052.953.423.844.0700合格自激式阀座结构1052.883.543.763.9500合格钛是高活性金属,在高温下会与氧、氮等气体发生剧烈反应,在大气中熔焊会使它的焊缝氧化及完全脆化。因此,钛及钛合金在防止与气体剧烈反应的条件下才可进行焊接。此类焊接方式具有焊接质量可靠,焊接工件不受污染和保护效果好等特点1。为了满足钛及钛合金电极的焊接要求,湖南湘投金天钛业科技股份有限公司从德国引进了1台 aLD 公司12t 真空等离子焊箱,其真空系统前级泵采用干式螺杆真空
5、泵,具有结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等优点,但由于其装配精度很高,海绵钛压制电极在真空焊箱中进行焊接时产生的大量挥发物进入泵腔,导致泵腔发热,长期运行甚至导致部件磨损变形,进而卡死跳闸,导致整个真空系统停止工作。这种干式螺杆真空泵,装配精度高,维修难度大,生产车间不具备现场维修摘要为满足钛及钛合金电极的焊接要求,湖南湘投金天钛业科技股份有限公司从配套10t 真空自耗电弧炉的角度考虑,由德国引进了12t 真空等离子焊箱,其真空系统前级真空泵为干式螺杆泵,维修难度较大。车间其他设备的真空系统前级真空泵均为滑阀真空泵,所以考虑对此12t 真空等离子焊箱的真空系统进行相应的
6、改造,以一套滑阀真空泵及配套设施暂时替代干式螺杆泵,满足车间连续生产的需求。关键词真空等离子焊箱;真空系统;真空泵;漏率中图分类号TL628 文献标志码A12t真空等离子焊箱真空系统改造王秉章,李兵(湖南湘投金天钛业科技股份有限公司,湖南常德415001)运行与维护 Running and Maintenance 2023.6 今日制造与升级 99及装配能力,需发至国外生产厂家进行维修,维修费用很高,如购置备件,周期较长且费用较高。为了满足车间连续化生产的要求,拟用一套滑阀真空泵系统替代干式螺杆泵,以满足生产的需求。1 原12t真空等离子焊箱及其真空系统简介真空等离子焊箱的基本工作原理:真空机
7、组逐级启动,对炉室进行抽空,当炉室内大气压力小于3Pa时,充入氩气,控制炉室内氩气压力保持在30000 60000Pa,在焊枪中通入氩气,控制焊枪自身正极引弧,起弧后焊枪喷嘴的氩气被电离,形成等离子体,夹持在夹具上的电极块在等离子弧的作用下熔化,电极块被牢靠地焊接在一起,经充氩冷却后出炉,形成真空自耗电弧炉所需自耗电极2。等离子真空焊箱真空系统为1台干式螺杆泵与2台大小罗茨泵串联,对炉室进行预抽空,当炉室的真空度达到预真空要求时,停止抽空,供氩系统开始给炉室充氩,达到焊接设定压力时,停止充氩,开始焊接。同时对炉室内部气体压力进行检测,控制干式螺杆泵和电磁阀对炉室进行抽空、充气,保证整个焊接过程
8、的氩气压力保持在要求的范围内。2 对现有真空系统进行改造的技术论证真空系统原理如图1所示,用 h-150滑阀真空泵代替 sP630干式螺杆泵,并进行相应的管路改造后,真空系统改造需满足以下技术指标:罗茨泵的辅助前级泵必须满足排气要求;真空系统抽至1Pa 的抽空时间35min;原真空系统真空度1Pa。下面从3个方面展开技术论证。2.1 罗茨泵的辅助前级泵必须满足排气要求的技术论证(1)在罗茨泵的排气口处应产生低于主泵最大排气压强的压力。SqPn Qmax(1)式中,Sq为前级泵在主泵排气口处的有效抽速,L/s;Pn为主泵允许的最大排气压强,Pa;Qmax为主泵能排出的最大气量,PaL/s。由原真
9、空系统得知,在这种状态下,真空系统基本 处 于 粘 滞 流,故 取 Sq=(0.5 0.7)Sp,Sp为 泵 的名 义 抽 速,故 取 Sq=0.6Sp=0.6150=90L/s。一 般 罗茨泵的最大排气压强为1333Pa,故取 Pn=1333Pa,即SqPn=901333=119970PaL/s。由于罗茨泵的最佳工作区为1 133Pa,所以 Qmax=555.4133=73868.2PaL/s,即 SqPn Qmax。(2)罗茨泵与前级泵抽速比一般不大于10。罗茨泵抽速滑阀泵抽速=555.4 150=3.7,远小于10。综上,改造后所用滑阀泵可满足罗茨泵的排气要求。2.2 真空系统抽至1Pa
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