基于AMESim的轴流先导式水击卸压阀动态特性分析
发布时间：2021-09-03 10:47
轴流先导式水击卸压阀常安装在成品油长输管道上,用于防止由于管道中突然停泵、阀门异常启闭等引起的管线压力骤增而造成的水击现象,从而达到保护管路以及管线中的阀门等设备的目的,对石油运输管线的安全运营起着至关重要的作用。以轴流先导式水击卸压阀作为研究对象,建立了其运动时的数学模型,在AMESim软件中搭建了其仿真模型,模拟实际水击现象,分析了其动态特性,并利用AMESim软件批处理功能分析了不同参数变化对阀门动态特性的影响。
【文章来源】：液压与气动. 2020,(11)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
轴流式水击卸压阀结构图
在输油管道运行过程中,由于管线意外停泵以及阀门突然关断而造成管路压力急剧上升,进而产生水击现象[1],若形成的压力波值远大于管道允许的弹性值以及设备的承压能力,将引起输油管道和输油设备的损坏,严重时可能会导致管线破裂,造成重大的安全事故[2]。而水击卸压阀则能在管线中产生水击现象时开启,将部分油液泄放至卸压罐中,管路油液体积发生变化,从而促使油液压力降低,达到保护管路和相关设备的目的[3]。图1为管线中出现水击现象时的压力波形图,可以看出,管线正常运行时的压力为6 MPa,而发生水击现象时,液体受到压缩,密度增加,管线中的压力急剧上升,峰值压力约为10 MPa;随后由于压差导致回流现象,使管线压力恢复至正常状态6 MPa,并且由于惯性作用,管线压力继续降低至2 MPa左右;此后,管内液体恢复正常流动状态,压力重新上升并循环上述过程,最终稳定在6 MPa左右。水击卸压阀由于其结构不同,可以分为轴流先导式水击卸压阀、氮气先导式水击卸压阀以及Y形先导式水击卸压阀。由于在现场实验中,无法模拟水击情况,因而对水击卸压阀动态特性的研究无法以现场实验的方式完成。李阁强等[4]通过建立阀芯瞬态液动力和静态液动力数学模型,并模拟实际工况进行了动态仿真,论证了液动力也是引起阀芯震颤和导致安全阀稳态特性差的主要原因。韩伟[5]从结构设计、关键零部件设计、压力冲击等特性方面细致地研究了安全阀的动态特性问题。张文升等[6]利用AMESim软件对安全阀的动态特性进行了仿真分析。唐友亮等[7]通过仿真分析了复位弹簧参数对插装阀启闭特性和阀芯位移的影响。蔡文龙等[8]利用AMESim软件分析了阀芯位移和输出流量对减压阀的影响。
根据水击卸压阀的工作原理及其数学模型,以D150轴流式水击卸压阀为研究对象,流体介质采用93#成品汽油。利用AMESim中的HCD(基本元件设计库),包括Signal(信号库)、Mechanical(机械库)、Hydraulic(液压库)以及Hydraulic Component Design (液压元件设计库)[11],建立该轴流式水击卸压阀的AMESim仿真模型[12]如图3所示,主要由压力源、主阀、节流阀 、先导阀、阻尼孔以及油箱组成。根据轴流先导式水击卸压阀的实际结构尺寸,主阀、先导阀以及流体介质的参数设置分别如表1～表3所示,其余参数均设为默认值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AMESim的电/气比例压力阀仿真与试验[J]. 张伟,李淳潮,李志远,尚尧. 液压与气动. 2020(03)
[2]液压支架矿用液压缸动载过载特性的仿真及试验研究[J]. 唐小龙,王晓东. 液压与气动. 2020(03)
[3]基于AMESim的减压阀建模与仿真分析[J]. 蔡文龙,周艳,贾首星,韩会敏,温相源. 液压气动与密封. 2020(02)
[4]基于AMESim的M4系列负载敏感比例多路阀动态特性的研究[J]. 陈晓. 机床与液压. 2019(17)
[5]基于AMESim的防振液压安全阀设计与试验研究[J]. 张文升,王军利,任志贵,常红梅,李托雷,雷帅. 液压与气动. 2019(08)
[6]主动先导级控制的电液比例流量阀建模与仿真[J]. 孟宏君,秦强. 液压与气动. 2019(02)
[7]基于AMESim三通插装阀动态特性研究[J]. 唐友亮,刘萍. 机床与液压. 2018(23)
[8]国产化水击泄压阀动态特性仿真[J]. 张兴,李柏松,谭东杰,高晞光,段峰波,董学刚,任小龙. 油气储运. 2016(02)
[9]基于AMESim的螺纹插装式平衡阀动态特征的仿真分析[J]. 苑兆腾,郭津津,陈盼盼,王学同. 起重运输机械. 2014(09)
[10]液压支架用差动式高压大流量安全阀的研究[J]. 李阁强,曹中玉,邓伟森,高有进. 机床与液压. 2013(21)
博士论文
[1]液压支架控制系统大流量阀与移架速度定量化研究[D]. 韩伟.煤炭科学研究总院 2006
本文编号：3380973
【文章来源】：液压与气动. 2020,(11)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
轴流式水击卸压阀结构图
在输油管道运行过程中,由于管线意外停泵以及阀门突然关断而造成管路压力急剧上升,进而产生水击现象[1],若形成的压力波值远大于管道允许的弹性值以及设备的承压能力,将引起输油管道和输油设备的损坏,严重时可能会导致管线破裂,造成重大的安全事故[2]。而水击卸压阀则能在管线中产生水击现象时开启,将部分油液泄放至卸压罐中,管路油液体积发生变化,从而促使油液压力降低,达到保护管路和相关设备的目的[3]。图1为管线中出现水击现象时的压力波形图,可以看出,管线正常运行时的压力为6 MPa,而发生水击现象时,液体受到压缩,密度增加,管线中的压力急剧上升,峰值压力约为10 MPa;随后由于压差导致回流现象,使管线压力恢复至正常状态6 MPa,并且由于惯性作用,管线压力继续降低至2 MPa左右;此后,管内液体恢复正常流动状态,压力重新上升并循环上述过程,最终稳定在6 MPa左右。水击卸压阀由于其结构不同,可以分为轴流先导式水击卸压阀、氮气先导式水击卸压阀以及Y形先导式水击卸压阀。由于在现场实验中,无法模拟水击情况,因而对水击卸压阀动态特性的研究无法以现场实验的方式完成。李阁强等[4]通过建立阀芯瞬态液动力和静态液动力数学模型,并模拟实际工况进行了动态仿真,论证了液动力也是引起阀芯震颤和导致安全阀稳态特性差的主要原因。韩伟[5]从结构设计、关键零部件设计、压力冲击等特性方面细致地研究了安全阀的动态特性问题。张文升等[6]利用AMESim软件对安全阀的动态特性进行了仿真分析。唐友亮等[7]通过仿真分析了复位弹簧参数对插装阀启闭特性和阀芯位移的影响。蔡文龙等[8]利用AMESim软件分析了阀芯位移和输出流量对减压阀的影响。
根据水击卸压阀的工作原理及其数学模型,以D150轴流式水击卸压阀为研究对象,流体介质采用93#成品汽油。利用AMESim中的HCD(基本元件设计库),包括Signal(信号库)、Mechanical(机械库)、Hydraulic(液压库)以及Hydraulic Component Design (液压元件设计库)[11],建立该轴流式水击卸压阀的AMESim仿真模型[12]如图3所示,主要由压力源、主阀、节流阀 、先导阀、阻尼孔以及油箱组成。根据轴流先导式水击卸压阀的实际结构尺寸,主阀、先导阀以及流体介质的参数设置分别如表1～表3所示,其余参数均设为默认值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AMESim的电/气比例压力阀仿真与试验[J]. 张伟,李淳潮,李志远,尚尧. 液压与气动. 2020(03)
[2]液压支架矿用液压缸动载过载特性的仿真及试验研究[J]. 唐小龙,王晓东. 液压与气动. 2020(03)
[3]基于AMESim的减压阀建模与仿真分析[J]. 蔡文龙,周艳,贾首星,韩会敏,温相源. 液压气动与密封. 2020(02)
[4]基于AMESim的M4系列负载敏感比例多路阀动态特性的研究[J]. 陈晓. 机床与液压. 2019(17)
[5]基于AMESim的防振液压安全阀设计与试验研究[J]. 张文升,王军利,任志贵,常红梅,李托雷,雷帅. 液压与气动. 2019(08)
[6]主动先导级控制的电液比例流量阀建模与仿真[J]. 孟宏君,秦强. 液压与气动. 2019(02)
[7]基于AMESim三通插装阀动态特性研究[J]. 唐友亮,刘萍. 机床与液压. 2018(23)
[8]国产化水击泄压阀动态特性仿真[J]. 张兴,李柏松,谭东杰,高晞光,段峰波,董学刚,任小龙. 油气储运. 2016(02)
[9]基于AMESim的螺纹插装式平衡阀动态特征的仿真分析[J]. 苑兆腾,郭津津,陈盼盼,王学同. 起重运输机械. 2014(09)
[10]液压支架用差动式高压大流量安全阀的研究[J]. 李阁强,曹中玉,邓伟森,高有进. 机床与液压. 2013(21)
博士论文
[1]液压支架控制系统大流量阀与移架速度定量化研究[D]. 韩伟.煤炭科学研究总院 2006
本文编号：3380973
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