Методика оценки герметичности затворов трубопроводной арматуры по результатам моделирования шероховатых поверхностей

Рассмотрен подход к оценке герметичности шероховатых металлических поверхностей затворных узлов трубопроводной арматуры. Техническая идея основана на использовании профилограммы уплотнительной поверхности и параметров шероховатости и волнистости, полученных экспериментальным путем, для создания модели шероховатости, отражающей статистические свойства обработанных поверхностей. Для моделирования шероховатых поверхностей предложен оригинальный подход, основанный на генерировании колебаний высокой частоты, а для моделирования волнистости — колебаний низкой частоты с амплитудой большей, чем амплитуда шероховатости. Для доказательства статистического подобия полученного случайного поля и микрогеометрических параметров использован закон распределения вероятностей, автокорреляционные функции и спектральные плотности. Установлено, что, имея профилограммы уплотнительных поверхностей, можно не используя натурный эксперимент, оценить герметичность затворных узлов трубопроводной арматуры.
EDN: SFBMMJ, https://elibrary/sfbmmj

Литература

[1] Погодин В.К. Концепция обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводной арматуры на промышленных предприятиях. Арматуростроение, 2006, № 1, с. 34–36.

[2] Гайсин С.Н., Цвик Л.Б., Балакирев В.А. Формирование уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры однодисковыми и многодисковыми шлифовальными головками. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2012, № 5, с. 44–50.

[3] Маджумдар А., Бхушан Б. Фрактальная модель упругопластического контакта шероховатых поверхностей. Современное машиностроение. Сер. Б, 1991, № 6, с. 11–23.

[4] Калашников В.А. Оборудование и технологии ремонта трубопроводной арматуры. Москва, Машиностроение, 2001. 230 с.

[5] Сейнов С.В. Трубопроводная арматура. Исследования. Производство. Ремонт. Москва, Машиностроение, 2002. 390 с.

[6] Сейнов С.В., Сейнов Ю.С., Мартынов А.Н. Технологии и оборудование для притирки уплотнений арматуры. Москва, Прондо, 2013. 209 с.

[7] Zaides S.A., Gaisin S.N. Mobile system for restoring the sealing surfaces of pipeline valves. Russ. Engin. Res., 2018, vol. 38, no. 6, pp. 442–445, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X18060205

[8] Гайсин С.Н., Зайдес С.А., Цвик Л.Б. Устройство для шлифования и притирки уплотнительных поверхностей запорной трубопроводной арматуры. Патент РФ 159212. Заявл. 17.06. 2015, опубл. 10.02.2016.

[9] Тихомиров В.П., Измеров М.А., Тихомиров П.В. Фрактальные модели инженерных поверхностей. Вестник БГТУ, 2014, № 3, с. 72–80.

[10] Lanaro F. A random field model for surface roughness and aperture of rock fractures. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2000, vol. 37, no. 8, pp. 1195–1210, doi: https://doi.org/10.1016/S1365-1609(00)00052-6

[11] Yu Y., Cui Y., Zhang H. et al. Evaluation analysis on leakage performance for beam seal with two sealing areas. IEEE Access, 2022, vol. 10, pp. 29916–29924, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3158485

[12] Murtagian G.R., Fanelli V., Villasante J.A. et al. Sealability of stationary metal-to-metal seals. J. Tribol., 2004, vol. 126, no. 3, pp. 591–596, doi: https://doi.org/10.1115/1.1715103

[13] Marie C., Lasseux D. Experimental leak-rate measurement through a static metal seal. J. Fluids Eng., 2007, vol. 129, no. 6, pp. 799–805, doi: https://doi.org/10.1115/1.2734250

[14] Greenwood J.A., Williamson J.B.P. Contact of nominally flat surfaces. Proc. Royal Soc. London. Ser. A., 1966, vol. 295, no. 1442, pp. 300–319, doi: https://doi.org/10.1098/rspa.1966.0242

[15] Богомолов Д.Ю., Порошин В.В., Радыгин В.Ю. и др. Математическое моделирование течения жидкости в щелевых каналах с учетом реальной микротопографии поверхности их стенок. Москва, МГИУ, 2010. 159 с.

[16] Гайсин С.Н., Зайдес С.А. Условие внутренней герметичности затворов трубопроводной арматуры. Вестник Иркутского государственного технического университета, 2014, № 6, с. 45–49.

[17] Zaides S.A., Gaisin S.N. Creating sealing surface of shutoff assembly of pipeline fittings. Chem. Petrol. Eng., 2017, vol. 53, no. 1–2, с. 24–27, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0303-0