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希罗装置高压调节阀的失效机理分析和管路改造仿真设计

发布时间:2018-12-25 16:36
【摘要】:在分析总结希罗装置LCV-2203调节阀的失效情况基础上,揭示调节阀的主要失效机理为气蚀;通过分析比较国内外防止气蚀失效的现有技术,结合本调节阀的实际状况,提出管路压降优化设计的方案设想。利用CFD软件Fluent,采用k-ε湍流模型和Simplec算法,模拟比较了调节阀内流场在管路压降优化前后的湍流状况。结果表明:通过增设迷宫式限流孔板组,分担调节阀30%压力降后,阀内湍流气蚀程度可大大降低,从而延长其使用寿命,提高经济效益。 进一步,按设想的迷宫式限流孔板组,利用ANSYS软件进行有限元分析设计。用Fluent软件计算出孔板组内流场的边界压力分布,并转化为孔板组的内压载荷,进而在ANSYS环境下采用适合于曲面边界的20节点三维等参元,对孔板组进行变形和应力的有限元模拟及强度评定;在初始设计方案基础上对壁厚、板厚、开口度和板间距等几何参数作出优化调整和反复计算,最终获得既经济又安全的设计方案,并确定孔板组合理的焊接工序。 计算中成功实现了流体与结构两种不同软件和计算模型之间压力载荷的无缝连接。本文分析方法对各类复杂输液通道的优化与延寿设计均有参考价值。
[Abstract]:On the basis of analyzing and summarizing the failure situation of LCV-2203 control valve in Xiro plant, it is revealed that the main failure mechanism of the control valve is cavitation. By analyzing and comparing the existing technologies of preventing cavitation failure at home and abroad and combining with the actual situation of the regulating valve, this paper puts forward the scheme of optimal design of pipeline pressure drop. Using CFD software Fluent, k- 蔚 turbulence model and Simplec algorithm are used to simulate and compare the turbulent flow in the regulating valve before and after the pipeline pressure drop optimization. The results show that by adding labyrinth orifice plate and sharing 30% pressure drop of regulating valve, the degree of turbulent cavitation erosion in the valve can be greatly reduced, thus prolonging its service life and increasing economic benefit. Furthermore, the finite element analysis design of the labyrinth orifice plate is carried out by ANSYS software. The boundary pressure distribution of the flow field in the hole plate group is calculated by using Fluent software, which is transformed into the internal pressure load of the hole plate group, and then the 20-node isoparametric element suitable for the curved surface boundary is adopted in ANSYS environment. Finite element simulation of deformation and stress and strength evaluation of the hole plate group are carried out. On the basis of the initial design scheme, the geometric parameters such as wall thickness, plate thickness, opening degree and plate spacing are optimized and calculated repeatedly. Finally, an economical and safe design scheme is obtained, and the reasonable welding procedure of hole plate group is determined. The seamless connection of pressure load between fluid and structure software and calculation model has been successfully realized. The analysis method has reference value for the optimization and life extension design of various complex infusion channels.
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH134

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本文编号:2391364

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