蒸汽放空阀噪声传播分析及结构优化

针对某化工厂DN100-PN63蒸汽放空阀在开度0~60%的振动噪声问题,基于分离涡算法和MÖhring声类比理论,采用Fluent和Actran软件对开度为40%的阀门进行真实工况的流场和声场数值模拟分析,研究阀门内部流动情况及阀门内、外噪声分布情况,提出4种改进结构,并分别对其流场和声场进行深入的对比研究。结果表明：原结构阀门内部存在多处涡旋;阀内件和孔板的高马赫数(Ma＞0.2)区域约占90%,且存在超音速流动区域,极可能产生较大的冲击波并产生激波啸叫;离阀门及管道1 m处的噪声达116 dB(A),具有宽频特性,并有明显的四极子声源特点;与原结构相比,改进后的4种阀内件对涡旋的消失起到了促进作用,具有明显的降噪效果。     

安装状态对汽机旁路阀固有频率的影响

为研究安装状态对汽机旁路阀固有频率的影响规律,根据双梁结构假设和欧拉-伯努利梁理论,建立热态全流量试验管线中汽机旁路阀的横向振动分析模型;基于扫频法和敲击法,分别搭建振动测试平台,测试汽机旁路阀在本体刚性支撑和管线支撑2种安装状态的固有频率;采用ANSYS软件的流固耦合和模态仿真模块,求解实际工况参数下不同管线支撑距离的汽机旁路阀固有频率。研究表明：采用扫频法、敲击法和数值模拟方法获得本体刚性支撑的汽机旁路阀最小固有频率分别为34.5、35、35.41 Hz,符合核电阀门抗震频率要求;管线支撑使汽机旁路阀刚性变弱,固有频率降低约7 Hz;管线支撑位置与汽机旁路阀本体距离越远,固有频率下降程度越大;蒸汽介质与汽机旁路阀的流固耦合作用使固有频率降低。汽机旁路阀实施振动抑制措施时,应避免接近实际安装状态的固有频率及其倍频,亦可调整管线支撑与阀门距离增加或减小固有频率,从而实现有效抑振。     

矩形窗口球阀流体控制性能研究

针对国内球阀适用工况少的现状,提出矩形窗口球阀,并采用有限元仿真分析方法,获得口径为DN50、窗口宽度为25 mm的矩形窗口球阀阀内流体的速度分布、流线分布及压力分布,分析其流场控制性能。此外,还分析了不同窗口宽度的矩形窗口球阀的流通面积变化规律和流量控制性能。分析结果表明：矩形窗口球阀在开启过程中形成的“S”形流道,实现了两级降压,扩大了压力控制范围;在流量控制方面,其控制性能与流通面积的变化规律呈现相关性与差异性,多数宽度的窗口球阀呈现等百分比特性,且流量变化率随窗口宽度的增加而增大;但也有少数小宽度的窗口球阀呈线性特性。     

LNG超低温调节阀阀杆流激共振分析

针对LNG接收站超低温调节阀小开度下阀杆流激共振问题,以DN200-Class600 LNG超低温调节阀5%、10%、20%、30%和50%开度的模型为研究对象。采用Fluent软件对各模型进行瞬态流场分析,并对阀塞和阀杆组件流固耦合面上的流体压力脉动时域信息进行监测,通过Tecplot软件对监测信息进行快速傅里叶变换(FFT),获得流体施加于阀杆上的激振力频率。另外采用ANSYS Workbench软件对各模型进行流固耦合模态分析,得到阀塞和阀杆组件的流固耦合模态振型和模态频率。通过两种频率的比较对各开度下的调节阀阀杆流激共振问题进行了深入研究。结果表明,调节阀各开度下阀塞和阀杆组件上的压力脉动峰值频率均在60 Hz以内,而其各阶流固耦合模态频率均大于120 Hz,压力脉动频率避开了固有频率,阀杆不会发生流激共振现象。     

偏心旋转阀气动噪声产生及控制机理研究

针对煤气化装置中合成气洗涤塔的高压差压力调节用偏心旋转阀的高噪声问题,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)和计算气动声学(Computational Aeroacoustics,CAA)多步骤混合计算方法对偏心旋转阀进行声流固耦合数值模拟,获得气动噪声的产生机理和计算模拟值;根据采用阀门选型软件Conval计算得到的标准噪声值,验证了数值模拟方法的可靠性;通过采取阀后加装降噪孔板、减小流量和增大进口压力等措施,研究对于偏心旋转阀气动噪声的控制效果及其机理。研究表明：距偏心旋转阀出口和管壁外1米处的模拟噪声值与标准噪声值的误差小于3 dB(A),证明了数值模拟方法的可靠性;流场中的湍流脉动和涡旋结构是偏心旋转阀气动噪声产生的根本原因,气动噪声源为偶极子声源和四极子声源;加装降噪孔板后偏心旋转阀噪声模拟值下降约9 dB(A);通过减小流量和增大进口压力可以实现噪声控制。     

介质流向对偏心旋转阀冲蚀的影响

针对某石化公司DN50-ANSI600偏心旋转阀在恶劣工况下的冲蚀问题,采用Fluent软件对其流开和流闭两类模型的流量特性以及实际工况流场特性进行了仿真分析,研究了介质流向对阀门冲蚀的影响。结果表明:两种流向的流量特性曲线趋势相同,但流闭更有利于流体流动;两种流向的有效流量调节开度均在0~70°;开度越小,流体流动越紊乱;流闭模型腔内旋涡远少于流开模型,流动稳定性更好,更有利于防止阀门的冲蚀破坏。在某些工况,若流开的阀门冲蚀、振动和噪声严重,可以考虑采用流闭流向。     

高调节性控制阀结构设计与分析

针对某冶钢厂的流量控制需求，设计了一种特殊的控制阀调节特性曲线及阀内件流量控制结构，并利用有限元仿真技术模拟分析了不同开度下的流场，得到了控制阀相应开度的阀门流量系数值及调节特性曲线。通过4个开度实况下的体积流量与设计流量对比分析，验证了设计的准确性。结果表明，标准的等百分比和线性调节特性均不能满足用户的调节要求，而特殊设计的调节特性及阀内件结构可满足用户实际的控制需求，达到了设计目标，为具有高调节性的控制阀设计提供了参考。     

阀门预测性维修技术进展

为了能够较大程度地降低阀门的维修频率及维修成本，提高系统的正常运行时间，有效提高系统运行产值，在阀门预测性维修技术领域提供一定的参考价值，对阀门预测性维修技术中所涉及的故障检测手段（包括振动检测技术、红外检测技术、声发射测量技术和光纤传感技术），故障识别算法及维修策略3个方面的研究进展以及国内在相关技术领域（基于智能定位器、智能电动执行器的故障诊断技术，基于外接设备的阀门故障诊断技术，基于RBI的预测性维修技术）的应用现状进行阐述。基于应用现状以及对未来发展的预测，总结分析了阀门预测性维修在检测设备、故障识别和维修策略3个方面面临的技术挑战及管理挑战，并对今后的发展方向做出展望。