调节阀流量特性探索

现代流程工艺过程的控制系统，要求调节阀不但有符合使用要求的机械性能，更需要具有既确保调节品质又可降低节流能耗的流量特性。理论与实践表明，现行调节阀的传统流量特性不能统一上述要求。按控制系统运行时所需要的工作特性导出阀门的固有流量特性，并取阀门运行在低压降比下设计得到的新流量特性，达到了确保调节品质，提高生产效率又降低能耗的目的。     

节能型调节阀

节能型调节阀可使用在低的压降比下,故又称低压降比调节阀。使用6年多来,不仅使控制系统的调节品质普遍显著提高,而且提高生产效率约0.5～1.0％,降低系统中输送泵额定功率22％以上,实际节约动力15～20％;消除阀的泄漏与故障,降低阀上噪音,提高了阀的可靠性与设备使用寿命。节能型调节阀的设计原理 1.调节阀安装特性[F(h~*)]与压降比[△P_R]的关系控制系统要求的调节阀特性是安装特性F(h),而非固有特性f(h),它与△P_R有关。按定义,△P_R为: △P_R=△P_(vmin)/(△P_(vmin)+△P_(Lmax)) =△P_(vmin)/△P_(SQmax) (1)式中△P_(vmin)——阀全开满流量时阀上压降; △P_(LQmax)——满流量时管路沿程压降△P_(SQmax)——系统总压降理论表明:阀的安装特性F(h)、固有特性f(h)以及△P_R三者关系为:     

低压降调节阀

本文介绍的低压降调节阀是具有特定流量特性的新型阀。在ΔP_R~*(定义见后面)为0.1工作时,它的安装流量特性为线性或等百分比,使该阀与被调对象所组成的广义对象静态增益为常数。这样的阀特性是符合线性控制原理要求的。该阀在ΔP_R为0.1左右运行时,可实现流量调节系统的优化控制,并能较大幅度降低调节阀在运行过程中的节流损耗,达到节约流体输送过程中动力消耗的目的。     

汽机低压旁路调节阀国产化改造

介绍了汽机旁路系统的组成及其在发电机组中起到的重要作用,阐述了汽机低压旁路调节阀是汽机旁路系统的重要组成部分和低压旁路调节阀的重要作用。通过对低压旁路调节阀内漏普遍案例进行剖析,列举了多个因低旁阀内漏导致的机组运行弊端和缺陷。着重对低压旁路调节阀内漏造成的经济性损失进行详细评估。根据现场设备实际使用情况,从多方面对低旁阀内漏原因进行分析。针对低旁阀阀芯平衡结构、密封面结构、密封面防护结构、阀杆阀芯连接结构等进行改造优化。通过关键工艺提高密封面平面度、粗糙度、防冲刷能力,使其达到良好且稳定的汽密封效果。     

调节阀结构与性能分析

以FISHER公司调节阀为例,分析了调节阀防汽蚀、降噪声的结构特点。     

调节阀流量特性补偿算法的实现及应用

调节阀是自动控制系统的重要组成部分.调节阀由于外界环境的不同,引起压降比显著降低,使阀的工作流量特性与其固有特性相差很大,引起特性畸变,这种畸变给控制系统的设计带来了困难.本文利用Matlab软件对调节阀的流量特性畸变进行检测与判定,通过改变理想流量特性函数,将调节阀改变为任意符合一定要求的流量特性,实现对调节阀流量特性进行补偿.通过列举了几种畸变情况,利用该算法进行补偿,对仿真过程进行分析,得出该算法具有快速、灵活、容易编程实现且应对复杂多变能力强的特点.     

调节阀执行机构研究

调节阀是物料或能量供给系统中不可缺少的重要组成部分,而执行机构是调节阀的关键组成部件.针对执行机构对调节阀工作性能的影响,分析了调节阀的执行机构类型,讨论了不同类型执行机构的组成、工作原理和特点,在此基础上对不同类型的执行机构适用范围进行了探讨,为调节阀的选择提供指导作用.     

工程系统调节阀S_n值及合理能耗的分析

调节阀工作过程中压降的变化是影响系统稳定的因素之一。本文论述了调节阀全开对的阀压降比S对控制系统调节质量的影响,提出了根据运行条件合理选定S值及采用对应阀运行开度的阀压降比S_n来计算阀上压降的方法,对调节阀的选用及节能有一定参考价值。     

变频技术在煤化工装置中的节能应用研究

煤化工工程中的风机、泵类负荷通常采用调节阀来实现流量调节,但通过实际运行数据发现,该状态下电机的实际输出功率较大,能量多浪费在调节阀上;若采用变频调速控制同样能实现流量调节功能,并且根据功率与转速的关系可知变频调速控制节能效果显著。现针对高压和低压变频器分别给出了不同的控制方案,包含一次主回路及二次原理图,并探讨了高、低压变频器选型时的注意事项。     

基于PLC的调节阀控制器研究

介绍了调节阀及PLC的基本工作原理,通过对调节阀控制系统进行分析,应用西门子S7-300 PLC实现了对调节阀的自动控制.     

Volume ratio and pressure drop on hydraulic dynamic pressure calibration system

The calibration of a pressure transducer that works in dynamic conditions is an unavoidable challenge. To address this challenge, an experimental setup has been designed and developed to simultaneously generate and calibrate the dynamic pressure. The system mainly comprises a pressure chamber that accommodates a step pressure generator and test chamber with a quick open valve and pressure sensor under calibration. Accordingly, an aperiodic type of step pressure generator with a quick open valve is particularly designed. This instrument can generate a positive step pressure with a rise time of up to 11 ms and a negative step pressure with a fall time of up to 12 ms within a working pressure range from the atmospheric pressure to 200 MPa. The volume ratio of the test chamber to the pressure chamber and its effect on pressure drop is critical in such systems. The effect of volume ratio on the dynamic performance parameters, namely, rise/fall time, is explored and inferences for optimizing these parameters are derived. A mathematical model for pressure drop in the test chamber has been developed and validated to precisely determine the magnitude of the step pressure input. Lastly, the experimental study of the effect of volume ratio on pressure drop has been conducted to diminish the pressure drop, thereby minimizing the uncertainty.     

给水泵最小流量循环阀结构设计及数值模拟

最小流量循环阀是保护给水泵安全运行的重要流量控制部件.通过对两种迷宫流道以及两种最小流量循环阀整体模型进行模拟分析和对比,检验了不同流道通流面积和不同流道数量对其性能的影响.结果 表明,迷宫盘降压结构具有良好的压降控速效果,可以有效避免汽蚀现象的产生;采用12流道迷宫盘降压结构的最小流量循环阀的综合性能更优,压力分布更...     

动态压差控制阀流场及流量控制特性研究

针对变流量加热及冷却系统水力和热力失调的问题,设计一种动态压差控制阀.基于计算流体力学(CFD)方法,建立不同阀芯开度下动态压差控制阀三维流道模型.对比研究了不同阀芯开度下阀内流场分布以及流量变化,得出了动态压差控制阀在不同阀芯开度下阀内压降曲线的变化规律、阀芯节流口处速度曲线及湍动能曲线的分布规律,拟合了阀门出口流量...     

基于双线性插值控制策略的比例流量阀特性研究

当前液压调速阀通常采用机械式压差补偿器或动态流量器等方式实现输出流量的精确控制,但存在机械结构复杂、通流量小,以及输出流量受负载影响大等不足。提出一种基于双线性插值的流量补偿策略,并将该策略应用到以Valvistor阀为主阀的比例流量阀中,形成具有数字流量补偿功能的比例流量阀,其包括主阀、先导阀、压力传感器和流量补偿器,压力传感器的作用是检测反馈主阀进、出口压力;流量补偿器以主阀进、出口压力和设定流量为输入变量,经双线性插值计算后,流量补偿器输出流量校正控制信号,调节先导阀开口以补偿主阀口压差变化对输出流量的影响,从而实现流量的精确控制。建立该比例流量阀的简化数学模型（不考虑流量补偿器）,研究发现输出流量、先导阀输入电压与主阀压差平方根之间存在着线性关系,基于此特征,设计基于双线性插值算法的流量补偿器,并利用仿真和试验对该流量阀的动、静态特性进行研究;结果表明该流量阀输出流量具有良好的静态控制精度且受主阀压差变化的影响较小;若主阀口压差越大,则主阀芯动态响应会越快;对于由负载压力阶跃变化产生的主阀压差而言,若主阀压差越大,则系统流量抗干扰能力随之减弱。     

Numerical analysis of 3-D flow through LNG marine control valves for their advanced design

A numerical analysis of three dimensional incompressible turbulent flows through high pressure drop control valves was carried out by using a CFD-ACE code to develop anti-cavitation control valve used in LNG marine system. For this, numerical simulation was performed on several models of control valve that have different orifice diameters of anti-trim and the size of valve discharge. In this study, flow characteristics of control valves with complex flow fields including pressure drop, cavitation effect and variation of flow coefficient as well as correlation of discharge coefficient were investigated and analyzed. Comparing with conventional control valves, newly designed valves by using the CFD analysis showed an improved flow pattern with reduced cavitation and an anticipated performance characteristic. This paper was presented at the 9^th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM9), Jeju, Korea, October 16–19, 2007.     

高压差给水调节阀的设计及应用

介绍了高压差给水调节阀的结构特点、工作原理和主要部件的设计,从产品结构、制作工艺、综合性能等方面进行了对比分析,提出了高压差给水调节阀高压差单座密封结构的设计思路。     

某型伺服引气阀蝶阀压力损失分析

蝶阀作为伺服引气阀的主阀,其压力损失特性对于伺服引气阀的工作效率、流量控制精度以及下游涡轮起动机性能至关重要。建立了蝶阀压力损失计算的数学模型;通过计算流体力学数值计算方法获取了蝶阀流场总压分布情况,得到了不同工作环境和开启角度时的蝶板压力损失情况。结果表明,供气压力的升高增大了蝶阀压力损失,但不改变蝶阀和涡轮起动机上的压降分配比例;而蝶阀压力损失不受供气温度的影响。对海平面下不同开启角度的蝶阀压力损失进行了试验测试,验证了数学模型及数值计算结果的正确性。     

Development of a flow control valve with digital flow compensator

Flow control valves typically use mechanical pressure drop compensator or dynamic flow meter to lessen the impact of pressure drop on outlet flow. However, there are some disadvantages, such as complex mechanical structure and small flow capacity. In this paper, a kind of digital flow compensator with bilinear interpolation algorithm is presented to compensate the pressure drop, in which the pressure drop and the desired outlet flow are the two input parameters. A two-stage proportional flow control valve with the proposed compensator is investigated. Pressure drop across the metering orifice of the valve is measured and fed back to the proposed compensator. If the detected pressure drop has deviated from the threshold, then the compensator will generate a compensation signal to adjust the poppet opening of the valve, which ensures that the output flow is independent of the pressure drop. Performances of the valve with the proposed compensator are investigated by simulation and experiment. Results show that it has a reasonable static control characteristics. In addition, there is no dead-zone in its steady flow curve; pressure drop have little impact on its output flow. Its dynamics will be affected by pressure drop and input voltage. Increasing pressure drop can improve system dynamics under constant input signal conditions. On the other hand, increasing input signal can shorten the poppet's closing time, but it will result in the longer opening time and the greater overshoot in the opening stage.     

基于COMSOL液压节流阀内部流场数值模拟研究

针对不同开度下U型节流阀内部流场的变化,基于软件COMSOL Multiphysics建立CFD数值计算模型,得到了节流阀内部流场的速度、压力分布等随着阀口开度变化的特性云图。研究结果表明：节流口处压力下降梯度较大,并出现局部低压区。阀内流体速度在经过阀口处急剧变化,阀口附近流速达到最大,并沿流体流动方向形成一个空心锥形高速射流区域。即流体出口端射流出射方向倾斜指向出口,另一过流面中流体出射方向指向阀座,并沿阀体壁面流动。此外,随着阀口开度减小,阀口处速度大小和阀口附近压力几乎不变,但是节流口流体出射方向角度变大。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。