基于物聯(lián)網(wǎng)的超大口徑液控蝶閥設(shè)計(jì)及動(dòng)水力矩特性研究.pdf

1、水力發(fā)電作為重要的綠色能源，在全世界得到廣泛應(yīng)用。水輪發(fā)電機(jī)組作為其能源轉(zhuǎn)換的主體，一般配套有進(jìn)水閥作為其重要的安全輔助設(shè)備，蝶閥是其中一種重要的進(jìn)水閥結(jié)構(gòu)形式。
　　本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：
　　（1）通過(guò)對(duì)水電站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成進(jìn)行概述，闡述了水輪機(jī)進(jìn)水蝶閥的組成和工況；對(duì)于超大口徑蝶閥作為水輪機(jī)進(jìn)水閥的發(fā)展趨勢(shì)及存在的問(wèn)題進(jìn)行探討。
　　（2）以DN5300超大口徑液控蝶閥為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)超大口徑

2、液控蝶閥的整體方案，確定合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，即雙偏心桁架過(guò)流式蝶閥，并配有重錘關(guān)閥。
　?。?）建立三維分析模型，對(duì)閥體和蝶板進(jìn)行有限元分析，得到DN5300蝶板和閥體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸；通過(guò)蝶板的模態(tài)分析以及卡門渦街頻率的計(jì)算，得到了蝶板的修型方案，有效的避免了共振導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題；上述設(shè)計(jì)方法通過(guò)廠內(nèi)壓力試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工況試驗(yàn)，驗(yàn)證了計(jì)算模型的可靠性。
　　（4）建立CFD分析模型，得到雙偏心桁架過(guò)流式蝶閥在不同開度的阻力系數(shù)

3、、動(dòng)水力矩系數(shù)、動(dòng)水力系數(shù)；并與設(shè)計(jì)手冊(cè)中相同迎水面積的菱形蝶閥對(duì)應(yīng)系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出兩者的異同。通過(guò)水電站現(xiàn)場(chǎng)的工況實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所用設(shè)計(jì)方案和 CFD分析方法是正確，證明該方法具有工程實(shí)用價(jià)值。
　?。?）研究動(dòng)水關(guān)閥阻尼油壓的計(jì)算方法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)水實(shí)驗(yàn)可知 CFD仿真所得到的固有特性數(shù)據(jù)計(jì)算出的阻尼油壓，與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的油缸油壓進(jìn)行對(duì)比，其變化趨勢(shì)一致，兩者誤差在工程設(shè)計(jì)可接受的范圍內(nèi)；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與CFD仿真數(shù)據(jù)的差異，給出

4、了提高精度的措施。由工地現(xiàn)場(chǎng)試壓驗(yàn)證了 CFD仿真模型的正確性，其分析取得的動(dòng)水力系數(shù)、動(dòng)水力矩系數(shù)、阻力系數(shù)是準(zhǔn)確可靠的，具有工程實(shí)用價(jià)值。
　?。?）對(duì)進(jìn)水閥設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)模塊，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)模塊提供的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提取了其啟閉過(guò)程的相關(guān)數(shù)據(jù)，可得到產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行中的動(dòng)水力矩等數(shù)據(jù)，為新產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。由此，我們得出進(jìn)水閥產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的全新模式，即：閥門有限元設(shè)計(jì)?已有產(chǎn)品工況實(shí)測(cè)?基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)提取與分析?新產(chǎn)品仿真優(yōu)化