前后压差对调节阀不平衡力的影响

摘要

调节阀隶属于现代石油、冶金、化工等流程工业自动化过程控制系统三大环节（检测、执行、控制）中的执行环节设备，性能好坏直接影响工艺过程的顺利完成。在调节阀工作过程中，随着装置高负荷的运行、流体对阀的冲刷及腐蚀等原因，调节阀的安全稳定运行受到了严峻的考验，各种故障时有发生，而调节阀在一些工况下产生的振动是引起各种事故的主要原因，调节阀不平衡力就是引发振动的主要因素之一。
　　随着电子计算机和计算流体动力学CFD的迅速发展，CFD数值模拟已成为工程设计的辅助手段之一，近年来，CFD数值模拟在阀门设计中得到重要应用。为了研究不平衡力对调节阀的影响，本课题采用计算流体动力学方法，借助于CFD软件，对吴忠仪表有限责任公司提供的型号为ATS和ASB调节阀的内部流场进行了全面可视化分析，得出了阀芯不平衡力的数值变化曲线，与实验结果进行了分析比较。
　　首先，建立了调节阀不同开度下的流道几何模型并进行了网格划分，运用CFD软件仿真模拟了各开度下调节阀不同压差的流场数值，对计算结果进行了可视化分析，得出了阀芯在不同工况下受到流体对其产生的不平衡力拟合曲线。
　　其次，基于阀芯在流体流动过程中受力分析情况，设计出了阀芯不平衡力测量的实验方案，并在吴忠仪表有限责任公司完成了实验，测出了阀芯在各种工况下的不平衡力。
　　最后，对比分析了模拟结果与实验数据，验证了调节阀建模的准确性与CFD软件仿真数据的可行性，并分析了两种方法褥到的不平衡力变化趋势与误差成因。
　　通过对调节阀的模型仿真模拟及实验结果得知，ATS调节阀在定开度时，不平衡力随着压差增大而增大，在定压差时，随着开度增大而减小;ASB调节阀在小开度时，不平衡力随着压差增大而减小，大开度、大压差工况下出现负值，其绝对值随着压差与开度的增大而增大。上述结论及方法对调节阀的设计优化具有一定的理论指导。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题的背景意义

1．3 国内外研究现状

1．4 研究目标

1．5 研究的主要内容

第二章 ATS、ASB调节阀基本特性简介

2．1 调节阀的组成与分类

2．2 调节阀的理想流量特性

2．3 调节阀执行机构的选择

2．4 调节阀的不平衡力

2．5 ATS快换式单座调节阀

2．6 ASB压力平衡式单座调节阀

2．7 本章小结

第三章 计算流体力学简述

3．1 发展概况

3．2 流体力学的控制方程

3．3 CFD计算方法简介

3．4 网格生成技术

3．5 CFD软件简介

第四章 ATS调节阀内部流场的数值模拟

4．1 前处理

4．2 求解

4．3 流场可视化分析

4．4 模拟计算结果分析

4．5 本章小结

第五章 ASB调节阀内部流场的数值模拟

5．1 前处理

5．2 求解

5．3 流场可视化分析

5．4 模拟计算结果分析

5．5 本章小结

第六章 调节阀不平衡力的实验研究

6．1 实验装置

6．2 实验方案设计

6．3 实验数据结果分析

6．4 误差分析

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

个人简介