高溫高壓先導(dǎo)式蒸汽疏水閥流體誘導(dǎo)振動(dòng)研究.pdf

1、本文是在科技部科技人員服務(wù)企業(yè)項(xiàng)目“高溫高壓倒吊桶先導(dǎo)超大排量蒸汽疏水閥研究開發(fā)”(編號：2009GJG10005)的資助下完成的。蒸汽疏水閥作為一種自力式控制類閥門，在蒸汽加熱設(shè)備和蒸汽管網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，工業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)大容量、高參數(shù)、高效低耗的趨勢，對工作壓力和溫度要求愈來愈高，對排量要求愈來愈大。但在高溫高壓工況下，先導(dǎo)式蒸汽疏水閥流體誘導(dǎo)振動(dòng)問題突出，進(jìn)而誘發(fā)管路系統(tǒng)的劇烈振動(dòng)，造成閥門部件磨損、閥桿斷

2、裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全和壽命以及操作人員的身心健康。針對這一狀況，以蘭州理工大學(xué)和甘肅紅峰機(jī)械有限責(zé)任公司聯(lián)合研發(fā)的高溫高壓倒吊桶先導(dǎo)式蒸汽疏水閥為研究對象，進(jìn)行了以下一系列的研究，為設(shè)計(jì)具有消聲減振且性能優(yōu)良的先導(dǎo)式蒸汽疏水閥提供參考。
　　 (1)研究了流體誘導(dǎo)振動(dòng)的機(jī)理，分析了先導(dǎo)式蒸汽疏水閥的振動(dòng)誘因，并針對不同的振動(dòng)機(jī)理提出了振動(dòng)預(yù)防措施。介紹了研發(fā)的高溫高壓倒吊桶先導(dǎo)式蒸汽疏水閥的總體結(jié)構(gòu)及工作原理，并在閥內(nèi)有

3、限的空間內(nèi)設(shè)計(jì)了等百分比流量調(diào)節(jié)套筒和兩級節(jié)流罩，以減小閥門噪聲及流體對閥座、閥芯密封面的沖刷破壞，防止空化現(xiàn)象的發(fā)生，抑制閥門及管路系統(tǒng)的振動(dòng)。
　　 (2)通過對高溫高壓倒吊桶先導(dǎo)式蒸汽疏水閥臨界啟閉狀態(tài)下的受力分析，建立了其靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，由此確定了疏水閥啟閉時(shí)所需的彈簧力范圍?；趧?dòng)力學(xué)原理，建立了該先導(dǎo)式疏水閥的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得出了閥門的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對閥的動(dòng)態(tài)性能的影響，為今后先導(dǎo)式蒸汽疏水閥穩(wěn)定性的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)做鋪墊

4、。
　　 (3)采用Solidworks軟件對閥腔流道進(jìn)行三維建模，應(yīng)用CFD軟件Fluent對閥內(nèi)流動(dòng)進(jìn)行三維湍流數(shù)值模擬計(jì)算。獲得了閥內(nèi)的速度、壓力、速度矢量在各個(gè)截面上的分布以及不同開度下疏水閥出口速度曲線。對比分析了閥內(nèi)加流量調(diào)節(jié)套筒與不加流量調(diào)節(jié)套筒時(shí)，疏水閥的流量調(diào)節(jié)特性和出口速度變化情況，以及加節(jié)流罩(消聲器)與不加節(jié)流罩時(shí)，閥內(nèi)壓力場、速度場、速度矢量場的變化規(guī)律。
　　 (4)利用有限元軟件ANSYS/