一种电站用超(超)临界锅炉调节阀临界流流场特性分析

针对超(超)临界电站锅炉调节阀在国产化进程中汽蚀失效问题,结合某电站调节阀出现的阀门管配系统底板汽蚀击穿现象,基于两相空化流动控制方程和Fluent流场数值模拟手段,展开对该调节阀及其管配系统流场特性分析并进行了结构优化。模拟结果表明,原锥压式调节阀在开度较小的情况下介质发生了严重的汽化现象,气化率达90%以上,介质速度高,以至于底板被冲击至击穿。根据电站锅炉用给水泵流量结构特性,提出一种笼罩式调节阀,优化结构在喉口区域含汽量减少了32.75%,盲板附近的速度降低79.03%,管配系统安全。模拟结果较好的展现了阀门流场的分布规律,为该类调节阀结构设计与优化提供了理论指导,对该类阀门国产化起到积极的意义。     

超超临界电站锅炉调节阀及管配系统空蚀特性研究

针对超超临界电站锅炉高温减压调节阀国产化及管配系统中存在的问题,结合某火电站超超临界机组361调节阀及管配系统实际使用中管配三通盲板空蚀汽蚀,以两相空化可实现k-ε动力学模型流动控制方程为基础,采用Fluent软件对该调节阀及管配系统开展两相流场空化特性研究,其分析计算结果与实际调节阀及管配系统三通盲板空蚀汽蚀失效情况基本吻合,从而验证了该数值分析方法的合理性。同时,针对所出现的问题,结合分析计算结果对调节阀及管配系统局部结构进行了数值模拟优化,提出了改进设计方案,经分析计算对比与实际应用较好地解决了管配三通盲板空蚀汽蚀问题,表明提出的调节阀空蚀特性研究分析方法的合理性,对电站锅炉调节阀国产化及管配系统设计具有重要的指导意义。     

超超临界火电机组调节阀361空蚀特性分析

针对某火力发电站调节阀361出现的严重空蚀现象,基于Fluent的两相完全空化模型控制方程,加载UDF进行空蚀特性分析,得到了阀门的流场特性。数值模拟的结果和阀门失效的状况基本一致,表明该方法的实际合理性。同时结合分析的结果和实际出现的失效情况,提出了阀门结构的改进意见,并采用相同的手段对改进后的结构进行了模拟分析,得出的结果表明改进的方案是有效的。该分析手段对于同类阀门的理论设计有一定的指导意义,对于促进超超临界阀门的国产化也有积极的意义。     

抑制调节阀流场空化的响应面结构优化

调节阀流场空化现象会产生空化振动和噪声等不良影响。优化阀内件的结构,抑制流场空化是设计高端调节阀的重要环节。为了实现调节阀内流场的逐级降压,减小空化现象的产生,设计了一种多级降压调节阀的外层套筒和笼式阀座。采用Fluent软件对阀内流场的流动特性进行数值模拟,得到流场压力、流量和气体体积分数的分布规律。采用循环式并联流量测试装置,对阀进行流量实验,验证了数值模拟的可靠性。通过Box-Behnken响应面优化方法探讨外层套筒和笼式阀座节流孔孔径、孔数及其交互作用对流场空化的影响,得出最优设计方案。结果表明,在不影响调节阀流量特性的条件下,70%开度时,优化阀内件参数后,最大气体体积分数从0.88下降到0.19,有效地抑制调节阀内流场空化现象。     

水力空化装置文丘里管的模拟优化

基于FLUENT软件．采用标准的κ-ε模型和空化泡动力学模型对三种不同几何形状的文丘里管中的空化流场进行了数值模拟，井将计算结果与实验结果进行了比较．计算结果表明，理论计算的汽含率分布与实验拍摄的汽含率分布是相似的。文丘里管的结构对空化效应有着重要的影响．从而为文丘里管的优化设计提供了依据。     

基于多目标遗传算法和反向传播神经网络的调节阀流道结构优化

以往的研究中，只针对调节阀迷宫流道结构和内部流场特性进行了分析，但对迷宫流道抗空化性能和流通性能的优化设计较欠缺。为了满足阀门实际工程中的设计需求，迷宫式调节阀需要具有流道抗空化性能和流通性能。为此，提出了一种基于多目标遗传算法(MOGA)和反向传播神经网络(BPNN)的方法，对调节阀迷宫流道进行了结构优化，提高了迷宫流道的抗空化性能和流通性能。首先，基于对冲耗能原理和多级降压原理，设计了弧形对冲式迷宫流道，并建立了流体力学仿真计算的数学模型；然后，利用计算流体动力学(CFD)仿真软件，对模型进行了空化仿真，根据仿真的数据构建了BPNN代理模型，通过结合Sobol敏感度分析方法与代理模型，分析了迷宫流道各参数对仿真结果的影响，采用多目标遗传算法，优化了迷宫流道的结构；最后，搭建了实验测试平台，测量了迷宫流道的阻塞流曲线，对比分析了测试结果与仿真结果。研究结果表明：采用优化算法得到的迷宫流道最大流量由0.087 6 kg/s提高到0.117 4 kg/s,提高了34%;线性压差由762.163 kPa提高到811.280 kPa,提高了6%;优化的迷宫流道实际最大流量为0.115 9 k...     

套筒调节阀内部空化流数值模拟与结构优化

针对套筒调节阀内部空化腐蚀、四法兰双导向结构套筒调节阀阀体与下阀盖之间容易泄漏、介质中的杂质容易沉积在下导向部位,使阀芯卡死或关闭不紧等问题,提出一种基于CFD阀门内部空化数值分析方法。通过四法兰套筒调节阀内流场数值分析,给出将四法兰套筒调节阀改为三法兰套筒调节阀的数值模拟分析结果及流道结构优化设计思路。     

高温高压差液控阀空化和空蚀的数值分析

采用高温高压液控阀的实际操作条件和介质的物性参数,基于两相空化流动的控制方程和RNG k-ε湍流模型,对液控阀的空化和空蚀特性进行数值分析。结果表明:流体在流经阀座和阀芯之间的间隙时,流速急剧增加,压力迅速降低至液体的饱和蒸汽压以下,形成空化。由于阀芯出口处的突扩结构,流速急剧降低,产生分离现象,从而在下游出现回流区,回流区域会形成空化带。并且,当操作温度升高和入口压力增加均会导致空化的区域增大、强度增加。数值模拟结果与阀芯的实际失效形貌基本吻合,证明该方法可成功应用于阀门的空化和空蚀预测。     

超临界调节阀接管空蚀磨损预测研究

超临界调节阀阀门后续接管系统出现冲蚀性破坏,本文应用CFD方法对接管部分流场进行了空化数值模拟,分析了产生冲蚀性破坏的原因,并且提出了一种预测冲蚀率的方法。     

基于改进SVM算法的调节阀空化状态识别

空化现象往往致使调节阀产生振动、噪声以及工作效率下降等问题,严重影响煤液化系统的安全运行和元件寿命。准确识别调节阀内的空化状态可以为监测调节阀内空化状态、调节阀预测性维修提供数据支撑。针对调节阀空化状态难以有效识别的问题,构建一种基于遗传算法和核主成分分析(Kernel principle component analysis,KPCA)的支持向量机(Support vector machines,SVM)模型来对调节阀空化状态进行识别。利用时域、频域以及小波包变换提取振动信号的特征,通过KPCA提取特征向量的主成分,然后使用遗传算法优化后的SVM进行调节阀空化状态识别。试验结果表明,KPCA能够有效提取振动信号特征向量的非线性主成分,构建的SVM可有效识别调节阀空化状态。相比基于神经网络的空化状态识别而言,改进SVM具有更好的识别效果,识别准确率达98.7%。     

基于PCA-SVM集成阀门故障诊断方法研究

提出了一种基于主元分析和支持向量多分类器的故障诊断方法.该方法首先对工业故障数据进行主元分析提取数据集特征并降低数据维数,再把故障特征数据通过支持向量多分类器进行模式分类,最后通过特征分类诊断故障.在DAMADICS阀门模型上进行了仿真,并利用Lublin Sugar Factory工业故障数据进行了验证.仿真结果表明该方法可以快速准确地检测与诊断故障.     

板框式压滤机液压系统元件故障分析与对策

通过对板框式压滤机液压系统元件的故障分析与实际调查,发现液压系统元件的故障原因是液压元件损坏、失灵、设计不合理、年久失修、零件磨损、精度超差所致。本文总结了压力继电器、溢流阀、电磁换向阀、调速阀等液压元件故障诊断的方法,提出并实施了解决措施,从而降低了液压系统元件的故障,保证了压滤机的安全运行,取得了良好的使用效果。     

涡轮增压系统用高速开关阀的响应特性研究

高速开关阀是涡轮增压系统的重要部件,响应的快速性直接影响增压器的压比。根据高速开关阀的结构及工作原理,建立其数学方程。运用AMESim建立动态模型并进行了电流、阀芯位移、控制口的压力仿真分析,结合示波器测量的实际响应时间,证实仿真结果的可靠性。由于高速开关阀响应时间具有滞后性,研究分析改变阀芯质量、驱动电压、弹簧预紧力对响应特性的影响,并根据仿真提出了优化调整建议。     

电液双控负载敏感比例多路阀流量控制研究

针对某连续运输设备行走速度不够，设备行走回路实际流量比设计流量低的问题，采用理论分析、AMESim仿真和实验验证三种方法对其进行了研究。首先结合液压元件原理和现场测试结果，从理论上分析了出现故障的原因，得出解决流量不足故障的理论依据；然后利用AMESim仿真软件对电液双控负载敏感比例多路阀控系统进行建模仿真，验证理论解决方案的正确性；最后通过实验对分析结果进行验证。结果显示，在电液双控负载敏感比例多路阀系统中，较长的先导管路沿程压力损失是造成该系统流量故障的主要原因。数字仿真和试验结果皆表明，增大长管道管径减小压损，或增加先导油源使长管道入口压力增大来补偿先导长管路造成的压力损失，将有效改善行走系统流量不足的问题。     

Structural optimization of V-sector valve cores and adaptability in secondary heating networks

We analyzed the flow characteristics of a control valve in a secondary heating network and combined the optimization of the valve core structure with a method to solve the actual control problem of the secondary heating network. First, according to the common V-sector ball valve core, another three kinds of different V-sector ball valve cores were designed, and a simulation analysis was carried out using CFD software. By comparing the influence of four different valve core opening shapes on the valve flow characteristic curve, it was found that V3 showed better equal percentage characteristics under the opening range of 50%–100%, which improved the flow control accuracy in the heating pipe network that lacked flow feedback, and the accuracy of the simulation results was verified on the test bench. Based on this, in the different branches of the heating secondary network, the opening variation range of the four valves in actual applications were determined, and the opening variation range of the V3 valve was increased by approximately 10%. The analysis results showed that controlling the proportion of the slender part in the opening shape of the spool can effectively increase the opening range of the control valve in practical applications, thereby improving the flow control accuracy of the heating secondary network and reducing the energy consumption of heating regulation.     

基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀优化设计

航天伺服系统高压大流量的特点,对溢流阀的可靠性、稳压精度和推重比提出了更高的要求。然而大推力下的螺旋压缩弹簧一般体积较大,并且服役期间存在卡死、疲劳断裂、塑性变形等失效模式,给伺服系统带来安全隐患。提出一种基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀结构,非接触式的永磁弹簧可避免上述失效和卡死故障,采用气隙组合的优化设计得到了理想的刚度曲线,不仅可有效提高推重比,同时可以减小大刚度带来的开启瞬间压力波动。在此基础上结合有限元仿真与迭代优化,精确设计了凸缘结构来补偿液动力,进一步提高了稳压精度。仿真结果表明,气隙组合永磁弹簧溢流阀具有良好的动静态指标,其设计方法为永磁弹簧在液压系统中的应用提供参考与借鉴。     

煤液化热高分液控阀空蚀磨损耦合研究

采用煤液化热高分液控阀的实际操作条件、工艺介质和结构特性,基于两相空化流动方程、Lagrangian固体颗粒控制方程和RNG k-ε湍流模型,开展空蚀和磨损的耦合计算。计算结果表明:在阀芯的出口处,由于流速降低导致的分离现象,会出现回流区和空化带;在阀芯和阀座的间隙处,由于局部压力降低至液相的饱和蒸汽压以下,阀芯壁面存在明显的空化区域,易发生空蚀;阀座的近壁面存在高速固体颗粒的团聚现象,易发生磨损。实际失效案例与数值计算的结果基本一致,验证了数值计算的可靠性。     

工程机械驾驶室内部噪声预估分析

基于统计能量分析（SEA）原理,建立了某工程机械驾驶室SEA模型,通过Hilbert变换瞬态衰减法测试了模型中所需要用到结构件的内损耗因子,仿真计算结果与实测值趋势一致;通过1／3倍频程分析,发现部分中心频段数值相差较大,分析发现主要为一些过线孔、缝未处理,修正SEA模型后仿真计算结果与实测值基本吻合,噪声能量误差仅为8．2％;同时通过分析驾驶室内部噪声的主要能量来源,对能量输入的主要部位进行了降噪处理,仿真计算结果降低了2．5dB,与实测结果降低了2．3dB非常接近,表明统计能量分析方法能够准确预测驾驶室内部噪声,为产品早期开发阶段提供准确的设计依据．     

海洋钻井天车升沉补偿系统隔离阀设计及仿真研究

为了保障海洋钻井天车升沉补偿系统正常工作,遇到钻井事故时保证人员和设备的安全,根据系统工作原理设计了隔离阀的液压系统原理图,搭建AMESim仿真模型,进行动态特性分析和结构参数优化。结果表明：设计的液压系统具有自动关闭、手动关闭、保持常开和复位的功能,满足实际工况的需求;通过NLPQL算法进行结构参数优化,优化后隔离阀响应时间缩短,发生钻井事故时天车速度明显降低,性能显著提高;隔离阀关闭过程中无压力冲击现象,系统运行平稳。