基于响应面-遗传算法的文丘里蒸汽疏水阀结构优化设计

为优化文丘里蒸汽疏水阀内件结构,提高其自适应调节性能,以最大疏水范围比为目标,采用Central-Composite响应面设计和遗传算法对文丘里蒸汽疏水阀内件结构进行优化,并对优化前后结构进行分析.结果表明,通过代理模型进行优化设计,大大降低了有限元计算量,提升了优化效率,利用遗传算法得到最佳结构参数为:收缩角为20.8°、喉部长度为4.3mm、扩散角为4.6℃.收缩角、喉部长度和扩散角三个几何参数相互关联,扩散角是影响疏水范围比的最有效参数,其中扩散角对疏水范围比具有负向影响,喉长和收缩角对疏水范围比具有非线性影响,且收缩角对疏水范围比的影响最小.

改良呼吸管路冷凝水处理装置的设计与应用

目的探讨改良呼吸管路冷凝水处理装置的设计及应用效果。方法利用浮球式疏水阀“阻汽排水”的结构特点,改良呼吸机管路,于2023年8月选取我院神经外科ICU工作的12名护士,并选取2台呼吸机随机分为对照组和观察组,对照组使用普通呼吸机管路,观察组使用改良后呼吸机管路,比较48 h内2组设备冷凝水相关工作量、冷凝水处理质量督导情况及护士满意度。结果观察组收集冷凝水1050 mL,对照组收集冷凝水1035 mL,差异无统计学意义(P>0.05),冷凝水处理质量督导(超过50%容积情况、溅洒情况)有所改善。观察组护士在节约时间、减少工作量、提高护理安全3个维度满意度均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.001)。结论改良呼吸管路冷凝水处理装置可有效降低护士处理冷凝水的工作负担,提高呼吸机冷凝水管理质量,提高护士的工作满意度。本设计也使机械通气患者呼吸管路的完全密闭成为可能,最大程度的降低了疾病传播风险及医务人员职业暴露的风险。

套筒式蒸汽疏水阀多工况下的空化及噪声分析

针对蒸汽疏水阀内普遍存在的空化及噪声问题,设计了一种套筒式疏水阀.基于RANS方程、Mixture多相流模型及空化模型,对阀门内部的空化流动进行了数值模拟研究.基于时均湍流流场信息与宽频噪声模型计算噪声源声功率分布特征,对比分析了阀门在空化和无空化工况时的噪声声功率.结果表明:疏水阀内空化主要发生于套筒节流孔处;阀内的空化强度随入口流速的增加而增强;空化发生的临界流速为2.5 m/s,当入口流速低于2.5 m/s时,阀内基本不发生空化;阀内的主要噪声源分布于套筒节流孔内的高流速空化区和阀腔环向壁面及阀腔底面的涡旋区内;套筒处的空化强度是决定套筒处最大声功率的主要因素,通过抑制套筒处的空化程度可有效降低套筒处声源最大声功率.

核电厂疏水器壁厚减薄原因

某核电厂高压加热器系统疏水器在服役过程中发生局部减薄,采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜分析及X射线衍射等方法对疏水器壁厚减薄原因进行了分析,并对疏水器流道的流态进行了模拟计算。结果表明:高流速介质的冲刷减薄及流体加速腐蚀减薄是造成疏水器减薄穿孔失效的直接原因;阀体内表面脱碳导致材料的硬度降低、抗冲刷能力和耐腐蚀性减弱,从而加速了阀体的壁厚减薄。

蒸汽管网疏水系统安全监测预警技术研究

为了预警蒸汽管网疏水系统异常运行状态,通过研究蒸汽管网疏水系统温度及压力变化规律,构建了疏水系统阀门故障判断模型及疏水系统疏水异常判断模型,并基于判断模型提出了一种蒸汽管网疏水系统监测预警方法。该方法利用网关及3G/4G通信模块将传感器采集的温度及压力数据上传至判断模型,从而自动预警蒸汽管网疏水系统运行过程中的安全风险。目前该方法已被应用到合肥市161.5 km的蒸汽管网,应用结果表明,蒸汽管网疏水监测预警方法可以用于蒸汽管网疏水系统异常运行状态监测,并在一定程度上降低了蒸汽管网疏水系统泄漏带来的安全隐患。

蒸汽加热器冷侧介质出口温度偏低原因分析及解决对策

针对蒸汽加热器运行过程中常见的冷侧介质出口温度偏低问题,以某台丙烯蒸汽加热器为例进行了详细研究。结果表明,蒸汽或冷侧介质操作参数在一定范围内变化时,对冷侧介质出口温度影响不显著,但需要确保加热器具备足够的换热面积以适应工艺操作弹性。疏水阀设计排水量偏小,设备布置和配管导致的疏水阀运行背压过高是造成冷侧介质出口温度偏低的主要原因。同时,滞流也是造成该现象的另一个常见原因。基于分析结果,提出了从工艺流程、设备布置和配管、稳定生产负荷等几个方面的对策建议。在所研究的案例中,通过更换疏水阀,蒸汽加热器的运行效果得到了显著改善。

核能供热系统凝结水回收工程实践及研究

为了确保核能供热期间系统产生的凝结疏水全面回收,对核能供热系统的凝结水回收的流程、技术参数等方面进行介绍和分析,重点阐述管沟式蒸汽管线疏水回收、凝结水回收的水质要求及其控制措施、凝结水回收控制及对凝汽器的影响、核能供热系统凝结水回收经验反馈等问题。为后续核电机组核能供热的凝结水回收设计、调试和运行提供借鉴和经验反馈。

蒸汽疏水阀螺栓连接的气密性分析计算

密封性能对蒸汽疏水阀的正常运行至关重要,密封性能差会直接导致蒸汽疏水阀无法正常使用,还会造成严重的蒸汽浪费。为了防止蒸汽泄露,必须要保证疏水阀具有良好的密封性。该文重点对疏水阀法兰-垫片-螺栓密封系统进行了理论分析,得出了螺栓预紧力的计算公式,并提供了一种控制预紧力的方法,通过对螺栓预紧力方法的案例分析,验证了此方法可达到提高蒸汽疏水阀螺栓连接密封效果的作用。

高温高压圆盘式热动型蒸汽疏水阀的设计

针对现有热动型蒸汽疏水阀存在空气气堵、噪音大、背压允许度低(一般限制在50%)、压力范围小(一般0.03 MPa以下)、蒸汽损失较多、空打严重、排量小等问题,研制了一种新型高温高压圆盘式热动型蒸汽疏水阀。通过对原有热动型蒸汽疏水阀优化设计,并进行试验验证,使得圆盘式热动型蒸汽疏水阀的使用压差及温度有了很大的提高,同时有效地解决了使用过程中所遇到的蒸汽泄漏、空打严重、排量不足等问题,极大地改善了圆盘式热动型蒸汽疏水阀的使用性能。

基于阀后温降模型的疏水阀门状态评判

发电机组存在大量的疏水阀门,考虑投资成本的问题,这些阀门基本采用就地阀门的形式,阀门状态通过运行人员的经验进行判断,状态误判现象普遍存在,更改为电动阀门不切实际,一旦机组高负荷运行时,阀门关闭不严不仅影响阀门本身寿命,严重时甚至影响机组运行安全,造成大量能源的浪费。本文通过研究阀后管道与阀后工质之间的换热机理,结合阀后温降数据建立阀后温降混合模型,为疏水阀门提供关闭状态下理想温降曲线,作为阀门状态的评判依据,建立阀门状态转换模型,实现阀门状态评判及管理,进一步实现提高阀门寿命的目的。

超(超)临界蒸汽疏水阀内部空化模拟

针对超(超)临界高温高压蒸汽疏水阀,将空化模型和混合两相流模型相结合,应用标准k-ε湍流模型,对疏水阀内部空化流动进行数值模拟。根据模拟结果,预测了疏水阀内部空化的发生与发展情况,并研究了不同开度、不同入口压力及不同密封面角度对内部空化流动的影响。同时进行了疏水阀防空化研究。结果表明,该计算可有效模拟疏水阀内部空化流动情况;随着开度的增加,空化先出现在阀座处,然后慢慢发展,在阀底部流道中形成了大量空化流动;随着进口压力的增大,空化程度越大,区域越大,延续越长;阀芯与阀座密封面角度为45°时,阀座处空化强度最低,区域最少;加入三级套筒与均流罩,有效抑制了阀内部空化的发生与发展。

先导式疏水阀阀芯组件动力特性分析

针对高温高压大排量下先导式蒸汽疏水阀内流体作用下阀芯组件振动强烈的问题,运用顺序耦合法研究了流固耦合和弹簧力预应力作用下先导式疏水阀阀芯组件动力学特性.建立静态与预应力条件的阀芯组件动力学方程,采用ANSYS/Workbench有限元软件,计算阀芯组件的频率和振型;探讨了不同细长比、不同约束方式对阀芯组件模态的影响趋势.结果表明:在预应力作用下,阀芯组件频率与振型的变化不大;阀芯直径越大,其模态频率越大;采用一端固定一端自由约束时其频率最小,两端固定约束时频率最大.

倒吊桶先导式蒸汽疏水阀的设计与数值模拟

针对高温高压大排量下先导式蒸汽疏水阀噪声高、导阀承压能力低的问题,设计并研制了一种新型超大排量倒吊桶先导式蒸汽疏水阀,建立了其数学模型,并基于节流降压原理设计了两级节流套筒式消声器.以连续性方程、三维雷诺平均N-S方程和基于各向同性涡黏性理论的k-ε方程组成疏水阀内部流动数值模拟的控制方程组,采用结构与非结构网格相结合的有限体积法对控制方程组进行离散,应用CFD软件Fluent对阀内流动进行三维湍流数值模拟计算.结果表明:该先导式蒸汽疏水阀采用倒吊桶疏水阀作为导阀,使导阀最大承压能力由目前的6.3MPa提高到10 MPa以上,最高工作压力8 MPa,排量可达30 t/h.通过对比分析可知:加消声器后,阀内流场变得均匀,实现了压力的渐变,有效防止了空化现象的发生,最大压降由247.7 kPa减小到190.8 kPa,总压降增大了165.6 kPa,压降比由0.18提高到0.56,降噪量为33 dB(A).

降低蒸汽管路水锤的技术方法

为了降低水锤现象,通过对蒸汽管路初始送气时内部汽、液转化,流动的分析,较为形象地阐述了水锤现象的产生机理,然后通过在管路提升处合理设置集水管、疏水器的技术方法及规范蒸汽阀门开启步骤的操作,较好地解决了蒸汽管路水锤现象的产生,消除了管路振动所带来的安全隐患。

饱和蒸汽压式波纹管疏水阀热动元件实验研究

针对液体膨胀式波纹管蒸汽疏水阀排量不稳定、漏汽率高等问题,分析波纹管热动元件的热工特性.基于Riedel蒸汽压方程和气液平衡方程,建立饱和蒸汽压式波纹管热动元件的热力学模型,设计相应实验系统,进行不同参数下的实验研究.结果表明,饱和蒸汽压式波纹管热动元件伸长量是相变温度的单值函数,近似呈指数关系;采用不同混合比、刚度及填充方式,可调节疏水阀的排水过冷度.

高温高压过热蒸汽疏水阀消声减振研究

针对国内某公司的蒸汽疏水阀在高温高压过热蒸汽工况下产生的强振动高噪声问题,采用有限元法模拟高工况下蒸汽疏水阀内二维非定常湍流激振特性,基于时均化的流场计算和大涡模拟两种方法,模拟分析过热蒸汽疏水阀及管道产生湍流旋涡的主要因素,研究找出产生振动和噪声的流场诱因。根据频谱特性、噪声产生机理及节流降压原理,研究设计了低振动低噪声蒸汽疏水阀的节流降压消声器,并进行频谱分析,其消声量试验结果与理论分析相吻合,为设计出具有消声减振且性能优良的蒸汽疏水阀提供了可靠依据。

形状记忆合金动作元件疏水阀的研究

利用形状记忆合金(SMA)的特性开发了一种新型的热静力式蒸汽疏水阀,并论述了形状记忆合金疏水阀的结构原理和动作特性,说明了SMA弹簧的设计方法.通过与另一种热静力式蒸汽疏水阀--双金属片式疏水阀进行分析和比较,表明形状记忆合金疏水阀的开发有良好的前景.

膜盒式蒸汽疏水阀的特点及适用性分析

介绍了膜盒式蒸汽疏水阀的工作原理,推导得到了膜盒内介质的温度饱和蒸气压关系式,分析了阀片的受力平衡,指出了决定阀片动作的因素和膜盒式蒸汽疏水阀国产化进程中要解决的关键问题。

超(超)临界疏水阀开阀水锤及管道振动

针对超(超)临界疏水阀开阀水锤及阀后管道振动问题,运用充液管道振动分析的流固耦合理论及特征线法,建立开阀水锤及管道振动的数学模型,求解得到疏水阀在不同流量特性及不同套筒层数下阀开启时水锤压力、流体流速、管道轴向内力和管道振速的时域曲线。研究结果表明:水锤压力取决于流体的流速与压力相互作用,管道内力受水锤压力影响较大,局部受管道振速影响;额定流量恒定时,线性流量特性下水锤峰值压力明显小于快开特性,流速大于等百分比特性,超(超)临界疏水阀宜选用线性流量特性;随着套筒层数增加,水锤压力峰值和管道轴向内力峰值减小,但开阀初始阶段流速波动和管道振动增加。

蒸汽动力船舶疏水系统设计

蒸汽动力船舶疏水系统的合理设计对提高热力系统的经济性以及保证设备的安全运行至关重要,针对鲜有文献对其设计进行论述的现状,从疏水系统设计需求出发,在蒸汽系统吹除工况分析的基础上,提出蒸汽系统疏水量的计算方法和系统凝水去向设计原则。通过对多种疏水器性能进行比较,得出热动力疏水器适用于蒸汽系统吹除工况。在对某型船舶疏水系统问题总结的基础上,提出了疏水系统的布置方案。通过较好实现某型船舶疏水系统功能,验证了该疏水系统设计方法的合理性。