Потери на трение в клапанах тепловых электростанций
Запорные клапаны серии С.КЗ применяются на тепловых электростанциях (ТЭС) для пропуска или отсечения рабочей среды. Изделия оснащены маховиком для ручного управления или встроенным электроприводом.
Узлы трения запорных клапанов ТЭС работают в условиях высоких контактных давлений, малых скоростей перемещения и повышенных температур. Для данных устройств весьма актуальна проблема потерь на трение. От того, насколько успешно она решается, зависит ресурс клапанов, усилие при позиционировании с помощью маховика или потребная мощность электропривода.
Общие потери на трение складываются из потерь на трение в отдельных подвижных сопряжениях клапана. Они особенно высоки на резьбовых частях штока и втулки, в упорном подшипнике скольжения, на гладкой цилиндрической поверхности штока и уплотнительных элементов.
Стоит отметить, что использование пластичных смазочных материалов для снижения трения неэффективно. При рабочих температурах +230…+250 °С интенсивно испаряются и окисляются даже особо термостойкие перфторполиэфирные базовые масла.
С учетом условий работы клапанов оптимально применение технологии твердой смазки.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия эффективны при температуре до +600 °С и контактных давлениях до 2500 МПа. При малых скоростях скольжении (до 0,5 м/с) они демонстрируют предельно низкий коэффициент трения (до 0,03).
Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY для деталей запорных клапанов
Антифрикционных твердосмазочные покрытия, разработанные компанией "Моденжи", формируют на поверхности детали тонкий (25 ± 5 мкм) композиционный слой. С химической точки зрения он представляет собой прочно сцепленную с основой полимерную матрицу, в ячейках которой расположены ультрадисперсные частицы твердого смазочного материала (рис. 1).
Покрытие имеет высокое сопротивление сжатию и малое сопротивление сдвигу. В результате коэффициент его сухого трения при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала, – всего несколько сотых.
Рис. 1. Схема структуры антифрикционного твердосмазочного покрытия
На сегодняшний день в ассортименте MODENGY насчитывается более 16 видов покрытий, в формулах которых используются твердые смазочные вещества и связующие смолы различной химической природы. Эти компоненты могут сочетаться в разных комбинациях, проявляя синергетическое взаимодействие.
В качестве твердых смазок в составе покрытий применяют дисульфид молибдена, поляризованный графит, политетрафторэтилен, дисульфид вольфрама, нитрид бора, фториды кальция и бария, сульфид цинка.
Для удержания твердых смазок на поверхностях используют смолы (модифицированные эпоксидную и стирольную, полиамид-имидную, фенолформальдегидную, акриловую, кремнийорганическую) и полимеры (полиуретан, полибутилтитанат).
Применение антифрикционных твердосмазочных покрытий позволяет создавать узлы трения, не требующий обслуживания. Тем самым возможно полностью отказаться от традиционных смазочных материалов. Покрытия наносятся однократно и работают весь срок эксплуатации изделий, обеспечивая необходимое смазывание и защиту поверхностей.
Для деталей запорных клапанов ТЭС применяется покрытие MODENGY 1001.
MODENGY 1001 на основе дисульфида молибдена и графита работает в диапазоне температур -180…+450 °С, его несущая способность составляет 2500 МПа.
Жидкий состав наносят на подготовленную поверхность путем распыления. Через 5 минут покрытие теряет липкость, и деталь может быть транспортирована без риска повреждения защитного слоя. Полная полимеризация происходит за 15 минут при комнатной температуре.
Внешний вид деталей запорного клапана ТЭС c покрытием MODENGY 1001 смотрите на рис. 2.
Рис. 2. Детали запорного клапана с покрытием MODENGY 1001
Результаты испытаний
Благодаря высокой износостойкости и способности быстро отверждаться без нагрева MODENGY 1001 пользуется заслуженной популярностью у арматуростроителей. На одном из заводов-изготовителей запорных клапанов ТЭС детали со штатной термостойкой смазкой и с покрытием MODENGY 1001 прошли ряд испытаний.
На рис. 3 показана диаграмма с моментами открытия и закрытия клапана. Очевидно, что применение покрытия позволило не только значительно уменьшить эти показатели, но и стабилизировать их.
Обеспечение низкого и стабильного трения в широком диапазоне условий работы – одно из главных преимуществ технологии твердой смазки.
Рис. 3. Моменты открытия и закрытия клапана со штатной смазкой и с покрытием MODENGY 1001.
Заключение
Традиционные пластичные смазки часто не отвечают эксплуатационным требованиям трубопроводной арматуры, работающей в условиях, приближенных к экстремальным. Поэтому на помощь приходят антифрикционные твердосмазочные покрытия, обладающие необходимым комплексом триботехнических и защитных свойств.
Их применение позволяет эффективно управлять трением, повышать ресурс и энергоэффективность механизмов. Это подтверждает описанный в статье опыт серийного использования покрытий на запорных клапанах ТЭС.
Технология твердой смазки проста в реализации и не требует существенных инвестиций, поскольку подразумевает использование стандартного окрасочного оборудования.
За более подробной информацией и получением консультации по решению специфических задач обращайтесь в компанию "Моденжи".
Запросить информацию