双阀芯先导笼式调节阀的设计仿真与试验

为解决高温高压工况下调节阀的不平衡力及密封力难以达到所需泄漏等级的问题,设计了一种大阀芯和小阀芯分段配合工作、充分利用阀前介质压力增加阀座密封力的双阀芯先导笼式调节阀。文中给出了调节阀的不平衡力计算公式、流量方程,分析了其流量特性,并对阀内流体的流动进行了仿真,分析了流体流过调节阀后的压力损失;对大阀芯内腔进行了流体流动仿真,分析了阀前压力、内腔温度以及密封力的变化;对大、小阀芯进行了运动仿真,分析了执行器驱动力、阀芯轴向合力和大阀芯速度的变化。常温介质阀体耐压试验和阀座泄漏量试验结果表明,阀体均无可见泄漏和变形,泄漏量设定为10滴/min时,3次实测泄漏量分别为1、1和2滴/min。高温介质阀座泄漏量试验结果表明,泄漏量设定为1.275 mL/min时,250℃高温水蒸气的3次实测泄漏量分别为0.11、0.11和0.13 mL/min,300℃高温水蒸气的3次实测泄漏量分别为0.19、0.19和0.22 mL/min,实测泄漏量均小于设定值。文中提出的双阀芯先导笼式结构增强了调节阀的密封力,阀体耐压强度和阀座密封性能均满足使用要求。

全金属硬密封双向零泄漏三偏心蝶阀设计与分析

针对传统三偏心蝶阀承受一定压差或全压差的反向压力等问题,研究设计了一种全金属硬密封双向零泄漏三偏心蝶阀。该蝶阀为长寿命节能型,其采用三偏心原理设计,解决了传统偏心蝶阀在开启10°、关闭瞬间密封面仍处于滑动接触摩擦的缺陷,实现了蝶阀在开启瞬间密封面即分离、关闭接触即密封的效果。首先,对所设计蝶阀的不平衡力矩和允许压差进行了理论分析,并通过流体流动仿真分析了蝶阀开度不同时阀腔内流体的压力、速度和流动迹线,得到了蝶阀出入口的最大压力和最大速度随阀门开度的变化曲线。然后,通过热应力仿真分析得到了蝶阀的热力温度和合力热流量云图,并分析了蝶阀的热应力、热应变、安全系数的分布情况以及其最大热应力随流体温度的变化曲线,验证了蝶阀的热应力满足要求。最后,开展了蝶阀阀体耐压试验和正反向高压密封试验。试验结果表明,蝶阀阀体无可见渗漏和变形,且实测泄漏量均为零,说明该蝶阀的耐压强度和密封性能均满足使用要求。研究结果为三偏心蝶阀接触和摩擦的减少、开启力矩的降低以及使用寿命的延长提供了依据,所提出的全金属硬密封结构为三偏心蝶阀的双向零泄漏密封研究提供了新思路。