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        閥籠式調節閥套筒窗口形狀設計與流量特性分析

        稿件來源:機床與液壓 Machine Tool & Hydraulics 2019年07期  作者:張婷 點擊:44次 發布時間:2019-11-8
         
        【摘要】

        我國的閥籠式調節閥技術起步晚,傳統的設計過程常常依賴經驗公式,產品的實驗結果與設計要求存在較大誤差。因此,以閥籠式調節閥套筒為設計對象,基于閥籠式調節閥的孔板流量計原理,推導得到套筒橫截面積的通用公式和4種流量特性(直線型流量特性、等百分比型流量特性、拋物線型流量特性和快開型流量特性)不同開度下套筒的橫截面積,建立模型并用FLUENT軟件進行仿真模擬,將調節閥在不同開度下相對流量的實驗值與理想設計值進行對比。結果表明:此設計方法在調節閥開度為30%~80%時具有可靠性,不僅有效滿足設計要求,而且該方法設計周期短、成本低、精度高。此外,通過推導的閥籠式調節閥套筒的通用面積公式,可改變套筒進口處和出口處的壓力值和不同固有流量特性要求,得到符合特定要求的套筒,故具有一定的工程應用價值。


        【正文試讀】

        0 前言 


        閥籠式調節閥在自動化控制過程中起著關鍵的作 用,它是工業生產控制中的重要部件,由一系列的運 動元件構成,調節閥的運動元件按照職能的不同分為 執行部件和閥門部件兩部分[1]。 調節閥工作時,閥瓣沿著套筒安裝軸線上下運動 遮擋窗口面積,從而改變流通窗口面積。流體從下管 道流入,經過套筒窗口,從上管道流出[2]。由于閥瓣 的行程和流出體積之間不同的函數關系,因此形成了各種流量特性。因此調節閥工作過程中為實現流量特性要求和流體進出口壓力調節功能,需要設計 符合要求精度的閥籠式調節閥套筒結構[3]。 國內的調節閥技術發展起步較晚,技術人員用于 設計的經驗公式與實驗結果有較大的誤差[4]。傳統的 調節閥設計過程中缺少新技術的應用,也缺少在實際 工況下的模擬仿真過程,故本文作者從閥籠式調節閥 流量特性的孔板流量計原理和流體力學的連續性方程 推導調節閥橫截面積的設計公式。為滿足在不同開度下均符合固有流量特性曲線,完成套筒的窗口形狀設 計,以 4 條固有流量特性曲線 ( 直線型流量特性、 等百分比型流量特性、拋物線型流量特性和快開型流 量特性) 為例,并設置進出口壓力差,通過 SolidWorks 軟件建模與 FLUENT 軟件基于 CFD ( Computational Fluid Dynamics) 仿真模擬,得到所設計套筒的 工作流量特性,分析套筒內部流場和邊界效應對不同 開度下實際流量特性的影響[5]。按照文中的設計方法 所得的閥籠式調節閥套筒具有以下優點: 可設計實現 特定要求的套筒,通用性強; 經仿真驗證套筒的工作 流量特性在誤差范圍內,能滿足實際工作要求,可靠 性強; 運用 CFD 仿真軟件仿真實驗環境,效率高。



         
         
        【關鍵詞】:閥籠式調節閥; 流體仿真; 套筒窗口設計; 固有流量特性
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