黑水调节阀失效形式分析与结构优化
发布时间：2020-06-13 12:08
【摘要】：黑水调节阀主要应用在煤化工系统中,主要用来对煤气化系统中气化炉排出的黑水进行闪蒸,以便回收灰水和热量,因而黑水调节阀的调节能力将会直接影响整套煤气化装置是否能够稳定的运行。由于使用工况恶劣,使得黑水调节阀的平均使用寿命不到三个月,严重制约了煤化工行业的可持续发展。随着现代计算机技术的进步与CFD软件的飞速发展,通过CFD软件进行数值模拟就可以显示出阀门内部的流场特性,所以对黑水调节阀的内部流场进行数值模拟,得到反映其内部流场特性的可视化结果,了解阀门内部流体介质闪蒸、冲蚀严重区域的情况并对阀门结构进行改进,对于提高阀门的使用寿命至关重要,又可以节省研究成本。以一某型号的黑水调节阀为例,采用典型的中压闪蒸工况进行研究。首先利用Solidworks软件对黑水调节阀的进行三维实体建模,并应用组合命令得到黑水调节阀的流道模型,然后利用Gambit软件对黑水调节阀的流道模型进行网格划分,最后应用CFX对黑水调节阀进行数值模拟并得到阀门内部流场的可视化效果。针对不同开度典型工况下的数值计算结果进行分析,确定了闪蒸、冲蚀破坏和阀门开度是黑水调节阀失效的主要原因,对比不同开度下阀门内部的速度场、湍流动能场、速度矢量图得出中等开度时阀门内件受到介质的损害最低；然后对阀座扩压角、阀座上端长度以及阀芯部件直径大小进行了改进优化,对改进后的结构同样进行数值模拟分析,分析结果表明了无论是阀芯受力、阀内最大速度、最大湍流动能值都降低,说明这三种改进方法都取得了成功,分析的结果对黑水调节阀的使用以及后续工作的研究提供了一定的参考。
【图文】：
逑从测量数据可１＾看出，阀座部件破坏的很严重，说明了阀座部件受黑水介质冲蚀很严重。从逡逑图３－１０、３－１１可Ｗ看出，阀巧顶部受介质冲蚀出现明显的呈Ｈ角形状凹槽区域，凹槽区域大约占逡逑整个阀苍的１／３，阀芯、阀座Ｚ方向受破坏尺寸最大，，可Ｗ看出阀巧表面密封面处受黑水介质冲刷逡逑破坏严重，下面对这两种失效形式进行详细分析。逡逑３．４黑水调节阀的失效形式分析逡逑３．４．１阀座部件失效的原因逡逑从图３－８、３－９可Ｗ看出，阀座部件被黑水介质冲刷穿透出凹植的形状而损坏，破坏面积较大，逡逑这是因为黑水介质流经阀巧、阀座形成的节流口处时，由于静压能转变为动自＾流速会急剧X棿螅义狭鞫刺肆鳎岵艽蟮亩肆鞫埽辗⒄穸⒃胍舻认窒蟆６医冢蓿担浚蘅诖τ捎诰惭怪到靛义系阶畹突岚樗嫔琳粝窒蟮姆⑸纬善⒁骸⒂侠枷喙泊孀刺橹试谏塘魉俚那榭鱿禄岫苑獭㈠义戏ё裙丶悴考斐裳现氐某逅ⅲ偌由辖橹什位亓鳎峤徊郊泳绶傻某迨茨ニ穑绣义显诔な奔渥饔孟伦钪栈岬贾路ё考逅⑹Аｅ义希常矗卜У脑蝈义贤迹常保啊ⅲ常保蔽殖∨纳愕挠捎诮橹蕷偎倭魈宄逅⒍苹档姆簟５焙谒橹柿骶鎏⒎у义献涡纬傻慕诹骺谑
本文编号：2711156
【图文】：
逑从测量数据可１＾看出，阀座部件破坏的很严重，说明了阀座部件受黑水介质冲蚀很严重。从逡逑图３－１０、３－１１可Ｗ看出，阀巧顶部受介质冲蚀出现明显的呈Ｈ角形状凹槽区域，凹槽区域大约占逡逑整个阀苍的１／３，阀芯、阀座Ｚ方向受破坏尺寸最大，，可Ｗ看出阀巧表面密封面处受黑水介质冲刷逡逑破坏严重，下面对这两种失效形式进行详细分析。逡逑３．４黑水调节阀的失效形式分析逡逑３．４．１阀座部件失效的原因逡逑从图３－８、３－９可Ｗ看出，阀座部件被黑水介质冲刷穿透出凹植的形状而损坏，破坏面积较大，逡逑这是因为黑水介质流经阀巧、阀座形成的节流口处时，由于静压能转变为动自＾流速会急剧X棿螅义狭鞫刺肆鳎岵艽蟮亩肆鞫埽辗⒄穸⒃胍舻认窒蟆６医冢蓿担浚蘅诖τ捎诰惭怪到靛义系阶畹突岚樗嫔琳粝窒蟮姆⑸纬善⒁骸⒂侠枷喙泊孀刺橹试谏塘魉俚那榭鱿禄岫苑獭㈠义戏ё裙丶悴考斐裳现氐某逅ⅲ偌由辖橹什位亓鳎峤徊郊泳绶傻某迨茨ニ穑绣义显诔な奔渥饔孟伦钪栈岬贾路ё考逅⑹Аｅ义希常矗卜У脑蝈义贤迹常保啊ⅲ常保蔽殖∨纳愕挠捎诮橹蕷偎倭魈宄逅⒍苹档姆簟５焙谒橹柿骶鎏⒎у义献涡纬傻慕诹骺谑
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