阀门振动老化试验技术路线探讨

冷风机

　　介绍了军用装备实验室环境试验方法中振动试验的相关目的与方法。分析了核电厂能动机械设备鉴定中阀门组件鉴定的测试数据与要求。提出了阀门振动老化试验技术路线的一般方法及阀门振动老化试验、验收等内容。


1、概述
　　老化测试是可靠性测试的一种，许多装备在交付前，有时在维修期间要进行环境应力筛选( ESS) 、老化或其他产品验收试验。振动可能导致装备及其内部结构的动态位移。这些动态位移和相应的速度、加速度可能引起或加剧结构疲劳，结构、组件和零件的机械磨损。另外，动态位移还能导致元器件的碰撞或功能的损坏。振动老化测试是环境应力筛选的一种，其目的是剔除早期失效，使产品尽快进入稳定工作期。另外，还有一种所谓的加速老化试验，其目的是评价产品耗损寿命或性能的时间稳定性。本文以船用阀门为例探讨振动老化试验的方法。


2、振动老化试验
　　振动老化试验在电磁振动台上进行，其配置的测试仪表有电荷放大器、电荷式加速度传感器及数据采集仪等。振动试验中分别在振动台台面、被测试阀门重心处和顶部各安装一个加速度计，以测定这些部位的加速度响应，阀体通过刚性安装支架与电磁振动台紧固连接。


　　2.1、试验目的
　　阀门振动老化分析，用于模拟分析阀门寿命内的环境振动，目的是使阀门在设计基准事件试验之前经历适当的振动老化，并验证其在长期的振动环境下的结构完整性和可运行性。


　　2.2、振动暴露量级
　　船的振动是自然环境激励(海浪、风等) 、强迫激励(螺旋浆轴转速、往复机械和其他装备的运行等) 、舰船结构和装备安装结构等的复杂函数。应根据实测数据确定其振动暴露条件。如没有实测数据时，可以用船上装备鉴定试验要求的方法确定试验条件(图1) 。

图1 舰船随机振动环境(GJB 150. 16A)

　　2.3、振动暴露持续时间
　　根据制造和维修过程确定振动暴露时间。若不同批次的装备中振动程序时间有差别，则选用最长的振动暴露时间。


　　2.4、试验方法
　　(1) 试验前目视检查阀门结构的完整性，并对阀门进行开关动作，确认其结构完整且开关功能完好后，通过安装支架将其固定在振动台上。


　　(2) 依据确定的振动暴露级及振动暴露持续时间，动力驱动阀门分别在阀门的三个正交轴向施加幅值为0. 75 g 的正弦扫描激振信号，扫描频率范围从5Hz 到100Hz 再到5Hz，扫描速度为2 倍频程/min，每个方向施加振动时间90min，完成阀门的功能试验和耐久试验。功能试验代表环境寿命周期最恶劣的振动工况，耐久试验代表整个寿命周期的加速疲劳试验。


3、检查
　　试验后对阀门进行结构完整性检查，并进行开关试验、密封性能试验和外密封试验。密封性能试验和外密封试验均由试验件提供方完成，待压力加至试验压力且稳定后再进行渗漏量的检查和计量。


4、验收
　　根据目视检查结果和各项测量数据，判断阀门是否合格。①耐久试验过程中，阀门能够动作。②试验中及试验后阀门应结构完整。③阀门开关功能及时间满足技术要求。④阀门阀座泄漏率符合标准规定。⑤阀门外密封无可视渗漏。


5、结语
　　可靠性测试是关注产品在规定工作条件下完成规定功能的能力，因此一般应尽可能模拟产品的真实使用环境和使用方式，以评价、验证产品可靠性是否满足要求。通过振动老化测试会发现产品的可靠性缺陷或薄弱环节，为产品改进提供依据。