调节阀介质流向对不平衡力的影响

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)宁夏大学机械工程学院 作者:王铭升

  以快速更换式单座调节阀为例,利用Solidworks软件对调节阀内部流场进行三维实体建模,用CFX 软件对流场进行流体动力学分析,得到各开度下不平衡力的可视化结果。用等效阀瓣截面积的变化表示不同开度下压力的变化,用五阶泰勒展开式表示等效截面积与行程h 的关系。结果表明,流开型调节阀不平衡力较大,冲刷作用区域较宽,但不平衡力作用方向始终为正,并且比流关型调节阀稳定。因此,一般直通单座调节阀设计成流开型。

1、概述

  调节阀是过程控制中的重要组件,随着自动化技术的发展,已被广泛地应用于冶金、电力、石油和化工等工业部门中,控制设备的正常使用与调节阀的稳定性及使用寿命密切相关。为了使调节阀能长时间稳定工作,不仅要研究调节阀内部流场,同时也需要对执行机构进行研究。在调节阀工程设计中,执行机构在阀全关时输出推力应满足1.1( 不平衡力+ 阀座压紧力) 。其中,阀座压紧力与调节阀类型相关,受其他条件影响小,因此执行机构的选择主要受调节阀不平衡力的影响。

2、结构性能

  调节阀介质流向分为底进侧出( 流开型) 和侧进底出( 流关型) ( 图1) 。介质流动方向的改变,一方面会引起调节阀前后压力和方向改变,使不平衡力作用方向或大小发生改变,另一方面会使介质对阀瓣的绕流方向发生改变,从而改变流体阻力,使作用在阀瓣上的不平衡力发生改变。这些变化会对调节阀执行机构的选择产生影响,从而影响调节阀的稳定性及使用寿命。因此,介质流向的选择对调节阀的选型设计和稳定性有着极为重要的意义。

6、结语

  (1) 从调节阀所受不平衡力的大小和阀瓣所受冲刷作用点分析,流关型调节阀不平衡力小,阀瓣受冲刷影响小,可以提高调节阀的使用寿命。

  (2) 从调节阀所受不平衡力的方向和稳定性分析,流开型调节阀不平衡力方向始终为正方向,且不平衡力稳定,而流关型调节阀不平衡力方向有时为正方向,有时为负方向,且不平衡力在有些开度下是波动的。

  (3) 流关型调节阀不平衡力的方向变化对执行机构的选型带来极大影响,这种流向的调节阀无法应用于气动薄膜执行机构,而且不平衡力的波动极大影响了调节阀的稳定性及使用寿命,因此,一般直行程单座调节阀设计成流开型。

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