氮封减压阀稳定性分析及优化设计

摘要

氮封减压阀是常用的气动稳压元件，是氮封系统正常工作的重要组成部分，它能及时向储罐补充惰性气体保护储罐里面的介质安全，有效防止有毒有害介质泄漏污染环境。在实际应用中，要求减压阀反应灵敏，满足储罐正常的泵进和泵出，当气相空间的蒸发气压力降低时及时打开，反之蒸发气压力升高时及时关闭，并要求在规定压降范围以内流量越大越好。
　　本文绪论介绍了减压阀国内外研究现状，以及未来减压阀的发展趋势，在此基础上提出了本课题研究的内容；
　　结合减压阀的结构类型，工作方式以及阀芯受力状况对减压阀的工作原理以及优缺点进行了详细的介绍。在此基础上对氮封应用进行了介绍。
　　建立了氮封减压阀的数学模型，包括流量方程，阀芯组件运动微分方程以及变质量系统能量守恒方程。
　　依托 AMESim软件建立系统仿真模型，研究了系统阻尼变化、放散孔节流面积改变、反馈腔容积改变、膜片有效直径改变以及平衡阀芯和非平衡阀芯结构对减压阀动态性能的影响规律；
　　结合Minitab软件里面的DOE实验设计对减压阀的关键结构参数进行优化设计，得出了在既定参数下获得最大流量的主弹簧刚度参数、偏置弹簧刚度参数以及膜片有效直径参数。
　　最后搭建系统实验平台，对氮封减压阀的流量特性进行实验验证，将仿真结果、优化结果与实验结果进行对比。证明了AMESim仿真设计以及DOE优化的准确性和可靠性。

目录

声明

答辩决议书

第一章 绪论

1.1 减压阀简介

1.2 国内外发展现状

1.3 减压阀稳定性研究概况

1.4 减压阀发展方向

1.5 选题目的及意义

1.6 课题研究内容

第二章 减压阀结构类型及氮封系统工作原理

2.1 减压阀结构类型

2.2 氮封系统简介

2.3 氮封系统优点

2.4 氮封减压阀工作原理

2.5 氮封减压阀平衡阀芯设计

2.6 本章小结

第三章 氮封减压阀数学模型

3.1 数学模型假设条件

3.2 氮封减压阀主要技术指标

3.3 气体流动基本方程

3.4 气体质量流量方程

3.5 减压阀阀芯受力平衡方程

3.6 变质量系统热力学方程

3.7 本章小结

第四章 氮封减压阀仿真分析及优化设计

4.1 AMESim简介

4.2 AMESim仿真模型

4.3 AMESim仿真模型参数设置

4.4 仿真结果分析

4.5 DOE优化设计

4.6 本章小结

第五章 氮封减压阀试验研究

5.1 试验目的和要求

5.2 试验装置及原理

5.3 实验步骤

5.4 实验接收准则

5.5 结果对比分析

5.6 本章小结

第六章 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

发表的学术论文