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油煤浆调节阀阀杆扭矩成因分析及结构优化
2017-3-27 14:28 中国泵阀制造网 作者:佚名 点击:2319
【中国泵阀制造网 行业论文】建立油煤浆调节阀的三维实体模型,通过对阀杆机构的扭矩作用分析,应用CFX流体分析软件对流道内介质在不同压力下的流动进行仿真,研究调节阀扭矩产生的原因。以减小扭矩为优化目标,对调节阀阀芯及填料结构进行优化改进,为调节阀的优化设计提供参考方案。
  建立油煤浆调节阀的三维实体模型,通过对阀杆机构的扭矩作用分析,应用CFX流体分析软件对流道内介质在不同压力下的流动进行仿真,研究调节阀扭矩产生的原因。以减小扭矩为优化目标,对调节阀阀芯及填料结构进行优化改进,为调节阀的优化设计提供参考方案。

  能源是社会和经济发展的重要物质基础,煤炭是我国的主要能源,在未来的相当长的时间内,我国能源以煤炭为主的格局是不会改变的。因此,立足于我国能源资源的特点,开发“煤代油”技术,对于我国的经济建设和能源安全具有战略意义。油煤浆就是一种以成本较低的煤来部分代替石油的新型节油燃料,可用于燃油锅炉和气化炉燃料的替代产品.油煤浆是由煤粉、油和少量添加剂制成的混合物,具有石油类似的流动性,可以像石油那样运输、泵送、雾化、燃烧,而且节约了石油的用量。因此是一项具有可行性的新型燃料油。

  随着有煤浆的广泛运用,调节阀在油煤浆的制备和运输中起着至关重要的作用。油煤浆调节阀对流量的控制是通过改变节流的方式来达到,为了使高压的油煤浆在输送中降为低压状态,需要对调节阀的节流大小进行控制。实现这一过程是需要通过控制阀杆扭矩大小来调节阀门开口大小来完成的。随着压差的不同变化,扭矩大小也应随之改变,以确保整个阀门系统的稳定性和出口油煤浆压力的恒定不变。如何通过减小调节阀的扭矩,来降低执行机构的能耗,方便调节阀的操作,是本文想要解决的问题。

  1、调节阀及流道模型的建立

  文中采用的是一种ARC高压油煤浆调节阀,其阀门公称直径为DN80,ANSI2500,介质为油煤浆.流量特性为近似等百分比,Cv=17%(Cv为流量系数),行程90°,采用RB254-DA气缸活塞执行机构。ARC调节阀的结构特点是,采用角行程方式,由调节阀的气动执行机构提供扭矩,通过阀杆带动阀芯在0°~90°范围内旋转来调节阀门流量的大小。

  1.1 调节阀建模

  采用Solidworks软件进行调节阀三维建模,先对零部件进行建模,为了减少阀门出口的压力和流速,在阀座的下方添加了导流座和两组节流件。为了使模型与实际保持一致,建模过程中的所有数据与设计图纸保持一致。对建好的三维零件模型,在Solidworks组装界面进行组装。在组装过程中应注意,零件之间的装配位置和配合关系,确保组装后的装配体与实际的阀门一致。装配好的阀门总装图如图1所示。

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图1 调节阀总装剖视图

  1.2 流道建模及网格划分

  调节阀扭矩与流道内介质压力有关,需要对调节阀的流道单独进行建模。通过前面建好的调节阀三维模型,在Solidworks中采用组合、连接重组等命令将ARC调节阀流道的三维模型分离出来。针对阀芯不同开度分别建模,采用CFD的前处理模块ICEM CFD对流道模型进行网格划分,不同开度的网格划分方法相同。调节阀90°开度时的流道图及网格划分图如图2,3所示。

 

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(来源:未知)

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