高温高压先导式蒸汽疏水阀流体诱导振动研究

发布时间：2020-03-16 22:14

【摘要】：本文是在科技部科技人员服务企业项目“高温高压倒吊桶先导超大排量蒸汽疏水阀研究开发”（编号：2009GJG10005）的资助下完成的。蒸汽疏水阀作为一种自力式控制类阀门，在蒸汽加热设备和蒸汽管网中广泛应用。随着科技的发展，工业规模的扩大，工业生产呈现大容量、高参数、高效低耗的趋势，对工作压力和温度要求愈来愈高，对排量要求愈来愈大。但在高温高压工况下，先导式蒸汽疏水阀流体诱导振动问题突出，进而诱发管路系统的剧烈振动，造成阀门部件磨损、阀杆断裂的现象，严重影响设备的安全和寿命以及操作人员的身心健康。针对这一状况，以兰州理工大学和甘肃红峰机械有限责任公司联合研发的高温高压倒吊桶先导式蒸汽疏水阀为研究对象，进行了以下一系列的研究，为设计具有消声减振且性能优良的先导式蒸汽疏水阀提供参考。 (1)研究了流体诱导振动的机理，分析了先导式蒸汽疏水阀的振动诱因，并针对不同的振动机理提出了振动预防措施。介绍了研发的高温高压倒吊桶先导式蒸汽疏水阀的总体结构及工作原理，并在阀内有限的空间内设计了等百分比流量调节套筒和两级节流罩，以减小阀门噪声及流体对阀座、阀芯密封面的冲刷破坏，防止空化现象的发生，抑制阀门及管路系统的振动。 (2)通过对高温高压倒吊桶先导式蒸汽疏水阀临界启闭状态下的受力分析，建立了其静态数学模型，由此确定了疏水阀启闭时所需的弹簧力范围。基于动力学原理，建立了该先导式疏水阀的动态数学模型，得出了阀门的主要结构参数对阀的动态性能的影响，为今后先导式蒸汽疏水阀稳定性的进一步优化设计做铺垫。 (3)采用Solidworks软件对阀腔流道进行三维建模，应用CFD软件Fluent对阀内流动进行三维湍流数值模拟计算。获得了阀内的速度、压力、速度矢量在各个截面上的分布以及不同开度下疏水阀出口速度曲线。对比分析了阀内加流量调节套筒与不加流量调节套筒时，疏水阀的流量调节特性和出口速度变化情况，，以及加节流罩（消声器）与不加节流罩时，阀内压力场、速度场、速度矢量场的变化规律。 (4)利用有限元软件ANSYS/Workbench对阀芯进行模态分析，探讨了考虑流固耦合和弹簧力的预应力、不同细长比及不同约束对阀芯模态频率及振型的影响。
【图文】：

所示，结构设计参数如表2.1所示

阀内流道三维实体模型图
【学位授予单位】：兰州理工大学
【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：2587454