Разработка и испытания прототипа шиберной задвижки

Целью работы явилась разработка и испытание прототипа шиберной задвижки. Результатами работы являются: конструкторская документация на изготовление прототипа шиберной задвижки, математические модели гидродинамических процессов при запирании трубопровода шибером задвижки с учетом конструктивных особенностей прототипа, разработаны и изготовлены приспособление для испытаний на герметичность и прочность, а также, малогабаритный проливной стенд низкого давления для гидродинамических испытаний, изготовлен и собран прототип шиберной задвижки, проведены экспериментальные исследования и испытания, позволившие доработать математические модели и конструкцию прототипа шиберной задвижки с последующей корректировкой рабочей конструкторской и эксплуатационной документации, на основании которых разработана методика расчета и проектирования шиберной задвижки. Шиберная задвижка представляет собой корпус с геометрическими размерами не более 350 х 400 х700 мм и массой до 100 кг, имеющий соосные бесступенчатые проходные отверстия с условным проходом DN 32 мм, внутреннюю цилиндрическую расточку, крепежные резьбовые фланцы, седла, плоский шибер с гайкой и приводным винтом (максимальное усилие на управляющей рукоятке не более 20 кгс, гарантированное количество циклов открытие – закрытие 800), двойной герметизирующий контур, безсепараторный подшипник качения из свободных тел качения. Направляющие вставки из композитного материала поджимаются верхней резьбовой крышкой и позволяют без коробления и вывода задвижки из строя обеспечить максимальную пропускную способность 35 л/мин при рабочем давлении от 0.1 до 35 МПа и температуре рабочей среды не более 25°С. На буртике приводного винта установлены сухари, обеспечивающие зазор в безсепараторном подшипнике и совпадение отверстия в шибере с осью подводящего и отводящего патрубков. Для исключения попадания атмосферных осадков в верхней части крышки установлен уплотнительный элемент. В соответствии с требованиями по климатическому исполнению УХЛ ГОСТ 15150-69 температура окружающего воздуха при эксплуатации от минус 40°С до плюс 60°С. На наружном торце крышки установлен интегрированный дисковый указатель положения шибера, не имеющий скрытых полостей для исключения скапливания конденсата. Допустимое содержание вредных примесей в рабочей среде для обычного исполнения СО2 и H2S до 0,003%, полный срок эксплуатации (расчетный) не менее 30 лет. Степень внедрения: Шиберную задвижку планируется внедрить в производство после разработки конструкторской документации и изготовления рабочего образца на основе полученных в работе рекомендаций. Внедрение рабочего образца устройства планируется в организациях по добыче и транспортировке нефти в Удмуртской Республике РФ. Область применения: результаты НИОКР рекомендуется применять при разработке шиберных задвижек с увеличенным сроком межсервисного обслуживания, эксплуатируемых на магистралях и трубопроводах высокого давления, в фонтанных арматурах, оборудовании и ёмкостях. Экономическая эффективность проекта: практическое применение устройства позволяет сократить на 20 % затраты на ремонт и эксплуатацию запорной арматуры трубопроводов высокого давления. Исполнитель прогнозирует организовать мелкосерийное производство устройств и получение прибыли после их внедрения не менее 1 млн. рублей в год. В дальнейшем исполнитель планирует расширить область исследования на разработку линейки шиберных задвижек под различные диаметры трубопроводов, так как изменение условных проходов трубопровода значительно влияет на гидродинамические процессы движения рабочей среды, следовательно, требуется доработка и апробирование методик расчета геометрических размеров конструкций. Принята к рассмотрению ФИПС заявка на патент на изобретение «Шиберная задвижка» рег.№ 2022103943 (008301) от 15.02.2022. Исполнитель считает, что работа выполнена успешно, в полном соответствии с техническим заданием и календарным планом.