大量程压力调节阀结构优化研究

发布时间：2020-05-01 15:30

【摘要】：工业生产中,调节阀作为一种控制元件,在工业自动化过程控制领域中是最常见、必不可少的。现阶段在油田开发中,螺杆泵采油是国内外油田生产方式之一。螺杆泵在下井之前需要先进行排量、举升性能等检测,为了模拟螺杆泵在井下的出口压力,需要在螺杆泵性能测试试验台安装压力调节阀。现有的压力调节阀由于压力调节范围和流量调节范围都较小,不能满足试验要求,因而需要设计一个新的压力调节阀。本文针对一种设计用于螺杆泵性能测试试验台上所需的压力调节阀做了以下工作:新设计的压力调节阀由阀体、阀芯、阀塞、阀盖、执行机构及分流阀组成。对调节阀进行结构设计,包括开口形状、缝隙配合等,通过调节阀芯开度来调节压力。按照初步设计的调节阀结构尺寸,利用SolidWorks建立三维模型,提出内部流道模型,并用Fluent软件进行仿真模拟计算,分别计算当流量为100m3/d、200m3/d、300m3/d时内部流场的流量特性曲线,计算得出调节阀阀芯开口尺寸的形状,并对不同流量下的开口尺寸进行分析和优化。通过两次优化,并考虑实际加工,最终确定调节阀阀芯开口尺寸。并对两次优化后的调节阀进行内部流场仿真模拟计算,准确计算不同流量下压力与行程的关系,计算结果显示压力与行程大致呈线性变化,且压力调节范围在0.5-15MPa,流量调节范围在50-300m3/d,满足设计要求。选用液压缸作为执行机构,通过计算和经验设计对液压缸进行合理的选型。并计算不同排量下液压缸压力、调节阀压力与压力调节阀行程之间的关系,最终得出液压缸压力与压力调节阀行程的关系表,并可以根据此表进行调节,方便调节所需压力。
【图文】：

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逡逑现阶段，常规的调节阀示意图如图１．１所示，常规调节阀的行程较短，而我们需要逡逑的调节阀是一个可以调节不同压力的调节阀，为了能够精确的调节压力，需要重新设计逡逑调节阀。该调节阀的行程要比普通的调节阀要长，同时也要满足大压差宽流量调节范围逡逑［１６－１８］逡逑Ｏ逡逑查逡逑Ｍｍ－３逡逑１－阀杆；２－填料；３－阀芯；４－阀座；５－阀体；逡逑图１．１常规调节阀示意图逡逑１．３调节阀国内外研究现状及发展趋势逡逑１．３．１国外调节阀研究现状逡逑调节阀的发展自二十世纪初到现在己有百年的历史，最早的控制阀是１８８０年由逡逑ＷｉｌｌｉａｍＦｉｓｈｅｒ制造的泵调节器，这是一种带重锤的自力式控制阀，当阀后压力增大时，逡逑在重锤作用下，使控制阀开度减小，从而达到稳定压力的控制效果［１９，２°］。在２０世纪２０逡逑年代起，主要以球形阀为主，随后。以Ｖ形缺口的单座和双座控制阀问世，４０年代相逡逑继出现适用于高压介质的角形控制阀、用于腐蚀性介质的隔膜控制阀和用于大流量应用逡逑的蝶阀等。１９４９年在德国Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ成立了第一个有关调节阀专业协会——测量与控逡逑制标准协会ＮＡＭＵＲ，并对调节阀进行了标准制定［２１＿２３］。５０？６０年代出现了三通控制阀，逡逑用于配比控制和旁路控制

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３．邋１．邋１调节阀工作原理逡逑调节阀是在工业过程中，，通过接受调节控制单元发出的信号，借助执行机构来改变逡逑介质的流量、压力等工作参数的控制元件。调节阀一般有执行机构和阀门组成，如图３．１逡逑所示为调节阀示意图。逡逑十．１逡逑｜逡逑Ｉ逦６逡逑；逡逑１－阀体；２－接管；３－阀芯；４－阀杆；５－阀盖；６－执行机构；逡逑图３．１调节阀示意图逡逑３．１．２调节阀节流原理逡逑．逦调节阀在管道中可以起着变阻力的作用，它通过改变工艺流体的紊流度或者在层流逡逑状态下提供一个压力降，压力降是用于改变阀门阻力或者“摩擦”来产生的，这个压力降逡逑过程称之为节流。调节阀的节流原理可以简化成孔板节流，可以看出，介质流经调节阀逡逑时的压力和速度都发生变化，如图３．２是节流阀节流原理【５９］。逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE933.3

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