轻型工业燃气轮机燃气阀故障分析与校验实践

轻型工业燃气轮机常用于海上采油平台作为发电使用,燃气轮机通常采用燃气和燃油双燃料模式,并且多数时候均采用油田的伴生天然气作为燃料以降低燃料成本。所以在燃气轮机的燃料气流程中,天然气控制阀调节燃气流量就是机组运行控制中至关重要的一环。本文主要分析当燃气阀出现故障后,如何进行故障分析排查,以及对燃气阀进行校验检查的技术实践。

燃气阀门的种类及安全操作

燃气阀门是燃气管道和相关燃气设施的安全装置,用来截断、接通管路中的气体,它是使用燃气的开关,开则通气,闭则断气。常见的燃气阀门主要有公用燃气阀门、表前阀门、设备前阀门、管道燃气自闭阀、燃气灶阀门等。

固体冲压发动机燃气阀用C/SiC复合材料研究

采用“化学气相渗透法+先驱体浸渍裂解法”(CVI+PIP)混合工艺制备了固体冲压发动机燃气阀用3D C/S iC复合材料,并对复合材料的显微结构和力学性能进行了研究。复合材料的密度为2.1 g/cm3,复合材料的室温剪切强度和轴向弯曲强度分别为55 MPa和643 MPa。在断裂过程中,复合材料表现出明显非灾难性的韧性断裂行为,试样断裂面存在大量的拔出纤维。复合材料具有优异的绝热性能,Z向热导率为14.5 W/(m.K),X-Y面内热导率为5.0 W/(m.K)。研制的3D C/S iC复合材料燃气阀成功通过冷气轴向抗冲击试验和发动机高温搭载试验考核。

浮动提升式燃气阀启闭动态特性研究

高温燃气阀是固体飞行器姿轨控动力系统的重要控制装置。基于国内外燃气阀的研究,引入了静摩擦力和库伦摩擦力模型,设计一种浮动提升式燃气阀,采用动网格和UDF技术建立了燃气阀启闭过程中二维瞬态数值模型。计算结果表明,与普通喷管相比,该燃气阀内的流场不均匀性增加,阀门启闭过程中燃气阀及喷管内的流场变化是相近的,分析了在阀门启闭过程中不同开度下阀门流场内的亚音速回流区、流动分离以及激波分布情况,真实有效地模拟了燃气阀的启闭动态特性。仿真结果表明,该燃气阀结构合理,且可行性高。

阀芯型面对燃气阀性能的影响

研究燃气阀阀芯型面对阀门性能的影响.利用计算流体力学方法和动态网格技术对3种具有不同阀芯的燃气阀内流场进行模拟.利用子程序计算了阀芯的运动情况,并用冷气实验对数值计算进行验证.计算结果表明,凸面式阀门稳定较快,燃烧室压力较大且提供给气动元件的气流流量较大也较稳定;直线式、凸面式阀门在阀芯拐点处出现峰值且温度高于凹面式阀门温度峰值.

电磁驱动燃气阀动态响应特性仿真分析

为了对电磁驱动燃气阀的动态响应特性问题进行研究,建立了燃气阀的非线性数学模型,研究了不同阀门参数对燃气阀开-关过程各阶段响应时间的影响规律,并利用Matlab/Simulink平台的电磁、机械和气动耦合的一体化仿真框图,进行了燃气阀动态过程仿真。仿真结果表明:分阶段响应时间分析方法为阀门响应特性研究提供了新的思路;驱动电压、预紧力、线圈电阻和匝数是影响响应时间的重要因素;阀门参数变化对各响应时间影响程度不同,对总响应时间to、tc的作用效果相反;响应时间tt1、t't1数值较小,且基本保持不变。

固体燃气阀开关状态内流场分析

固体燃气阀技术是姿轨控发动机控制的关键技术之一。通过数值模拟对固体燃气阀开关状态进行内流场分析,结果表明:燃气阀两侧存在有效驱动力,能够实现阀的开启和关闭,并确定了影响驱动力的主要构型参数;同时考虑燃气阀周向间隙影响,需设法增大阀尾腔出口面积、减小间隙和增大ds/dr,以增大燃气阀开启力;最后对确定阀芯移动距离的原则予以说明。研究结果为后期燃气阀机理分析、设计和优化提供参考和支撑。

燃气阀响应时间的光学测量方法

针对燃气阀响应时间测量问题,提出了利用激光照射燃气阀羽流,通过分析其光强变化情况来确定燃气阀响应特性的光学测量方法,基于该方法搭建了燃气阀单阀冷态测试试验台,开展了燃气阀启闭响应时间测量,获得了激光经羽流后光强信号变化曲线,通过对该信号进行带通滤波处理,实现了响应时间的快速非接触式测量,并与压强、推力等常规传感器测量结果进行对比,验证了光学测量方法的测量有效性,为燃气阀高动态特性测试提供了一种非接触式测量方法。

固体火箭发动机燃气喷射推力向量控制燃气阀

80年代初,法国欧洲动力公司使用新研制的碳/碳和碳/陶瓷复合材料设计了能经受3600K火焰温度的燃气阀,并于1986年进行了两次试验,均获成功,对脉冲式和比例式这两种不同的工作模式的燃气阀作出了评价,本文先介绍研究计划的内容,然后详细地说明燃气阀的设计、关键部件点火前的试验、点火试验的结果和试验后的分析。

喷嘴挡板先导式燃气阀阀芯气动力分析研究

小型燃气开关阀用于控制射流燃气的通断,是飞行器姿态调整机构的关键部件。基于国内外燃气阀的研究,设计了一种喷嘴挡板先导式燃气阀。为研究燃气阀阀芯受力特性,通过动量定理分析得出阀芯所受气动力的主要影响因素为阀口和阀芯直径。实验验证了流场数值模拟的准确性;通过流场数值模拟得出了阀口开度越大阀芯所受气动力越大的结论,同时分析得出了结构尺寸对阀芯气动力具体影响规律为:阀芯直径越大阀芯所受气动力越小,阀口直径越小阀芯所受气动力越大。

船用相继增压柴油机高温燃气阀的设计

论述了船用柴油机相继增压系统高温燃气阀及其执行机构的工况条件、设计要求和结构特点,介绍了阀门性能测试用相关标准和方法。

基于物联网技术的燃气阀井数智化应用研究

本文研究了燃气阀井数智化应用的文献,比较了不同方法的工作原理及优缺点,设计了基于物联网技术的阀井数智化应用系统。该系统由倾角、水浸、燃气等复合传感器+微处理器+通信模块等硬件模块构成;软件编程方面,设计了传感系统监测程序及物联网通信程序和云服务器数据接收解析等模块程序,具体包括原始数据寄存器的读取和数据发送、云服务器端的数据接收及解析、阈值判断、异动泄漏分析诊断等综合功能。实验验证方面,在实验室制作了测试模型,对所设计的软硬件系统进行了阀井数智化应用实验测试,结果显示,所设计的测量系统达到了预期要求,显示了倾角、水浸、燃气等监测系统的可行性及良好的应用发展前景。

拦截导弹制导和控制系统用复合材料热燃气阀系统

法国国营航空发动机公司(SNECMA)十年来一直在从事拦截导弹顶级换向及姿态控制系统(DACS)用全复合材料推力器系统的开发.高温复合材料C/SiC等能使拦截导弹在减小推力器质量的同时使DACS系统承受更高的温度,使用寿命延长,性能提高.为了提高DACS推进技术,SNECMA对拦截导弹推力器热燃气阀系统进行了广泛的研究工作.本文介绍了用于换向及姿态控制系统的推力器结构和性能以及相关的试验结果.

小型燃气阀耐高温高压技术研究

小型高温高压燃气阀是为姿轨控发动机提供姿态控制和轨道控制作用的关键执行机构。燃气阀内腔通过的燃气温度很高(1400K,甚至更高),压力也很大(3～7MPa),因此在设计制造上必须考虑高温燃气带来的影响。随着数值仿真技术、试验技术、高温耐热合金加工工艺的发展,使小型复合材料燃气阀组件的研制具有了现实的可行性。本研究基于Pro/E、Ansys、Fluent等软件和阀门组件的相关理论分析,结合工程研制进程的实际需要,开展燃气阀耐高压特性、燃气流动和结构受热过程的详细的数值仿真研究和理论分析。

燃气阀控制电路原理分析

本文分析了几款燃气阀继电器的控制电路,总结了各自电路的优缺点,希望对工程师设计选型有所帮助。

燃气热水器燃气阀的安全控制电路设计

燃气热水器通常采用MCU驱动燃气阀(即我们通常所说的电磁阀)来控制燃气的通断。一旦MCU出现故障,燃气阀将无法正常工作,使燃气的通断处于失控状态,容易引发安全事故。为弥补这一缺陷,对燃气热水器燃气阀的控制电路进行了改进,防止安全事故发生。

气体发动机燃气阀试验系统的开发

为了研究气体发动机燃气阀的流量特性及验证其流量计量和调节功能,开展燃气阀试验系统研究。根据燃气阀测试要求,试验系统包括空气供给系统、流量测试装置、燃气阀、燃气阀控制系统、排气系统以及自动化控制与数据采集系统。经试验验证,利用该试验台系统可成功进行燃气阀流量特性研究以及流量计量和流量闭环功能的验证。

燃气阀井施工技术要点

本文主要分析了燃气阀井施工的设计要点,闸述了燃气阀井在工程中的主要使用情况,例如运用燃气阀井技术完善高层住宅里的燃气管道施工技术。本文将从以下几个方面切入来探究燃气阀井施工技术的技术要点。

燃气调压阀内流场三维数值模拟

采用有限体积法对燃气阀内流场进行三维冷气模拟和燃气模拟,并用冷气试验验证,表述了所研究阀门内流场的特点,得到入口压力与阀芯受力之间的线性关系;比较了3个不同弹性系数的弹性元件的入口压力与阀门质量流量,得到入口压力与阀门质量流量之间的二次曲线关系,小的弹性系数和低燃气温度使调压阀调压能力增强;分析了燃气模拟的结果,并与冷气模拟的结果进行了对比,提出对阀芯和阀座进行重点热防护的建议。

固体燃气调压阀内流场冷气模拟

对燃气阀内部流场进行分析。采用二维轴对称N-S方程、结构网格和SIMPISO算法进行模拟并用冷气试验验证,得到了平衡压力与阀芯受力的线性关系,并且得到了平衡压力与质量流量的关系,说明了阀门在一定范围内稳定压力的机理。为进一步研究提供了理论依据。