Almindelige problemer og løsninger ved kryogen mediumstest af lavtemperaturventiler

Lavtemperaturventiler er kernekomponenterne i kryogene systemer, og deres ydeevne ved ekstremt lave temperaturer påvirker direkte systemets sikkerhed og stabilitet. Kryogen mediumstest er en vigtig metode til at verificere ydeevnen af lavtemperaturventiler, men i den faktiske testproces opstår der ofte mange almindelige problemer, som påvirker testens fremskridt og nøjagtighed. Ifølge branchestatistikker skyldes 75 % af fejl ved kryogene ventiltests almindelige driftsproblemer. I denne blog gennemgås de almindelige problemer ved kryogen mediumstest af lavtemperaturventiler samt de tilsvarende løsninger, så kolleger inden for branchen kan forbedre testeffektiviteten og -kvaliteten.

1. Almindeligt problem 1: Ventil fryser og sætter sig fast under testen

Under kryogentesten fryses ventilen ofte og blokeres, hvilket resulterer i, at åbnings- og lukkecyklustesten ikke kan gennemføres. Dette problem udgør 35 % af alle testfejl. De primære årsager er: utilstrækkelig afsmøring og tørring af ventilen, hvilket fører til isdannelse i ventilens indre kanal; pakningen er ikke modstandsdygtig over for lave temperaturer og fryser og hærder ved ekstremt lave temperaturer, hvilket får stemmen til at blive fastklistret; ventilens temperatur er ikke ensartet, hvilket fører til lokal isdannelse.

Løsning: Før testen skal ventilen fuldstændigt afsmøres og tørres ved hjælp af professionelle afsmøremidler og ovne til tørring ved høj temperatur for at fjerne al smøre og fugt, således at fugtindholdet er ≤0,05 %; vælg pakninger med lavtemperaturbestandighed (f.eks. PCTFE eller fleksibel grafitt), så de bibeholder deres elasticitet under ekstremt lave temperaturer; brug et præcist temperaturreguleringssystem for at sikre jævn afkøling af ventilen og undgå lokal overafkøling, og temperaturjævnhedsfejlen må maksimalt være ≤±2 °C.

2. Almindeligt problem 2: For høj lækkagerate af ventilen

Ved testen af tætningsydelsen ved kryogen temperatur overstiger lækageraten for ventilen ofte standarden, hvilket er et af de mest almindelige problemer og udgør 30 % af testfejl. De primære årsager er: ventilsædet og ventiltalleren sidder ikke stramt sammen, hvilket resulterer i spalter på over 0,005 mm; tætningen beskadiges under montering; testmediet er ikke kompatibelt med tætningsmaterialet, hvilket får tætningen til at krympe og deformere med mere end 5 %.

Løsning: Før testen kontrolleres pasformen mellem ventilsædet og ventiltalleren, og hvis der findes spalter, genbearbejdes eller udskiftes komponenterne; der lægges vægt på monteringsprocessen for at undgå beskadigelse af tætningen; testmediet vælges ud fra tætningsmaterialet for at sikre kompatibilitet mellem mediet og tætningen og undgå tætningsdeformation forårsaget af kemisk reaktion eller kuldekrympning. Efter forbedring kan godkendelsesraten for tætningsydelsestesten nå op på 99 %.

3. Almindeligt problem 3: Upræcis kontrol af testtemperaturen

Nøjagtigheden af temperaturreguleringen under testet påvirker direkte testresultaterne. I det faktiske test opstår fænomenet med unøjagtig temperaturregulering ofte og udgør 15 % af testfejlene, f.eks. når testtemperaturen ikke når den indstillede værdi eller når temperatursvingningerne er for store (over ±1 °C). De primære årsager er: temperatursensoren er ikke kalibreret, hvilket resulterer i unøjagtige temperaturmålinger; kølesystemet i testkammeret fungerer ikke korrekt, hvilket fører til langsom afkøling eller manglende evne til at opretholde den indstillede temperatur; testkammeret er ikke tæt nok lukket, hvilket resulterer i påvirkning fra omgivende temperatur.

Løsning: Kalibrer temperatursensoren før testen for at sikre nøjagtigheden af temperaturmålingen, og kalibreringscyklussen må ikke overstige 6 måneder; kontroller kølesystemet i testkammeret regelmæssigt, og udfør vedligeholdelse og reparation straks, hvis der opstår en fejl; sikr, at testkammeret er tæt lukket, og installer varmeisolering rundt om testkammeret for at undgå påvirkning fra ekstern temperatur. Efter forbedring kan temperaturreguleringens nøjagtighed nå ±0,5 °C.

4. Almindeligt problem 4: Upræcise tryktestresultater

Ved kryogen tryvprøvning er tryvprøvningsresultaterne ofte unøjagtige og udgør 12 % af prøvningsfejl, f.eks. når den målte åbningstryk for ventilen afviger mere end ±3 % fra den indstillede værdi. De primære årsager er: tryvprøvebænken er ikke kalibreret, hvilket resulterer i unøjagtig trykmåling; ventilen er ikke monteret stramt nok, hvilket medfører trykforlæsning på mere end 0,1 MPa/min; og prøvemediet fordampes, hvilket fører til ustabil tryk.

Løsning: Kalibrer tryvprøvebænken før prøvningen for at sikre nøjagtigheden af trykmålingen, og kalibreringsintervallet må ikke overstige 6 måneder; monter ventilen stramt, og kontroller forbindelsesdelen for utætheder før prøvningen; vælg et prøvemedium med god lavtemperaturstabilitet (f.eks. helium eller flydende kvælstof), og isolér rørledningen for at undgå fordampning af mediet og ustabil tryk. Efter forbedring kan trykmålenøjagtigheden nå op på ±0,05 % FS.

5. Almindeligt problem 5: Beskadigelse af ventilkomponenter under testen

Under kryogentesten beskadiges ventilkomponenter (f.eks. stang, fjeder) ofte, hvilket resulterer i testfejl og udgør 8 % af alle testfejl. De primære årsager er: komponenternes materiale opfylder ikke kravene til lavtemperaturbestandighed, hvilket fører til sprøde brud; testtrykket overstiger ventilen maksimale tilladte arbejdstryk med mere end 10 %; forkert betjening, hvilket medfører stød på komponenterne.

Løsning: Vælg komponenter fremstillet af kryogenbestandige materialer (f.eks. CF3/CF3M, LC3/LCB), så de har tilstrækkelig slagstyrke ved ekstremt lave temperaturer, og værdien for slagstyrke er ≥27 J/cm²; kontroller strengt testtrykket for at undgå overskridelse af ventilen maksimale tilladte arbejdstryk; udfør testen i overensstemmelse med testprocedurerne og undgå voldelig betjening, der kan medføre stød på komponenterne. Efter forbedring kan skaderaten på komponenter under testen reduceres til ≤1 %.

6. Konklusion

Ved kryogen mediumtest af lavtemperaturventiler , almindelige problemer såsom ventilfrysning og klemning, for høj lækagerate samt unøjagtig temperaturkontrol opstår ofte. Disse problemer skyldes primært ukorrekt forberedelse før testen, ugyldigt udstyr og uregelmæssig betjening. Ved at iværksætte tilsvarende løsninger – såsom forstærket forbehandling før testen, regelmæssig kalibrering af udstyret og standardisering af driftsprocedurer – kan vi effektivt undgå disse problemer, forbedre testeffektiviteten og -kvaliteten samt sikre pålideligheden af lavtemperaturventiler. Testeffektiviteten kan forbedres med 40 %, og testomkostningerne kan reduceres med 30 %, efter at disse almindelige problemer er løst.