工業(yè)過程控制調節(jié)閥的動態(tài)特性研究.pdf

1、調節(jié)閥是自動化儀表中的執(zhí)行器，廣泛地應用于工業(yè)部門中。調節(jié)閥如何安全穩(wěn)定地工作關系到整個控制過程的好壞，本文主要研究調節(jié)閥工作過程中的動態(tài)特性。根據附帶定位器調節(jié)閥的一般原理推斷調節(jié)閥的執(zhí)行機構動態(tài)輸出力，建立了調節(jié)閥閥芯閥桿系統(tǒng)的單自由度動力學模型。在ANSYS軟件CFD模塊的基礎上建立了自動調節(jié)閥閥體內部流場邊界模型，利用任意拉格朗日—歐拉(ALE)有限元法建立了動邊界流場模型。通過動邊界模型，分別計算了恒定壓差、恒定流速下的閥門定

2、開度流場，閥門開度變化過程的流場。
　　在閥芯閥桿系統(tǒng)的大位移運動及振動過程中，閥芯和流場的共同邊界采用流體—固體耦合約束，并在計算中采用預測-多步校正算法解耦，避免了反復迭代所導致的過大計算量。在流場的基礎上計算了閥芯的靜態(tài)不平衡力與動態(tài)不平衡力，從而為調節(jié)閥配備執(zhí)行機構及其優(yōu)化設計提供理論基礎。
　　但是，對于常規(guī)計算，預估—校正方法下的計算量依然非常大，難以接受。為了進一步快速分析流場，做了一系列計算，得到閥芯不平衡力

3、在各種流速以及壓差下隨閥門開度變化的規(guī)律，從而有效地減少動態(tài)分析的計算量。
　　為了驗證調節(jié)閥的理論模型，提出試驗方案，采集了調節(jié)閥定開度、變開度過程中的流體壓力，閥桿上的加速度信號以及調節(jié)閥氣室內部壓力信號。采集的加速度樣本信號經過高通濾波器濾波，去掉直流分量，在此基礎上做功率頻譜分析與試驗力學分析。液體壓力信號驗證流場建模與計算的結果。氣室壓力信號的樣本給定性描述閥門控制力提供基礎。研究結果表明，數值模擬結果與試驗結果比較吻合