前后压差对调节阀不平衡力的影响

【摘要】调节阀隶属于现代石油、冶金、化工等流程工业自动化过程控制系统三大环节(检测、执行、控制)中的执行环节设备,性能好坏直接影响工艺过程的顺利完成。在调节阀工作过程中,随着装置高负荷的运行、流体对阀的冲刷及腐蚀等原因,调节阀的安全稳定运行受到了严峻的考验,各种故障时有发生,而调节阀在一些工况下产生的振动是引起各种事故的主要原因,调节阀不平衡力就是引发振动的主要因素之一。随着电子计算机和计算流体动力学CFD的迅速发展,CFD数值模拟已成为工程设计的辅助手段之一,近年来,CFD数值模拟在阀门设计中得到重要应用。为了研究不平衡力对调节阀的影响,本课题采用计算流体动力学方法,借助于CFD软件,对吴忠仪表有限责任公司提供的型号为ATS和ASB调节阀的内部流场进行了全面可视化分析,得出了阀芯不平衡力的数值变化曲线,与实验结果进行了分析比较。首先,建立了调节阀不同开度下的流道几何模型并进行了网格划分,运用CFD软件仿真模拟了各开度下调节阀不同压差的流场数值,对计算结果进行了可视化分析,得出了阀芯在不同工况下受到流体对其产生的不平衡力拟合曲线。其次,基于阀芯在流体流动过程中受力分析情况,设计出了阀芯不平衡力测量的实验方案,并在吴忠仪表有限责任公司完成了实验,测出了阀芯在各种工况下的不平衡力。最后,对比分析了模拟结果与实验数据,验证了调节阀建模的准确性与CFD软件仿真数据的可行性,并分析了两种方法得到的不平衡力变化趋势与误差成因。通过对调节阀的模型仿真模拟及实验结果得知,ATS调节阀在定开度时,不平衡力随着压差增大而增大,在定压差时,随着开度增大而减小；ASB调节阀在小开度时,不平衡力随着压差增大而减小,大开度、大压差工况下出现负值,其绝对值随着压差与开度的增大而增大。上述结论及方法对调节阀的设计优化具有一定的理论指导。
【作者】康烨；
【导师】朱学军；李虎生；
【作者基本信息】宁夏大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】调节阀；不平衡力；压差；开度；CFD；

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