The Effect of the Variation of the Downstream Region Distance and Butterfly Valve Angle on Flow Characteristics in a 90 Degree Bended Elbow

This study presents the numerical evaluation about the impact of flow disturbance near the intrados and extrados regions of the 90 degree bended elbow using CFX for several practical cases where the 90 degree bended upward elbow is located in a proximity to the butterfly valve and the butterfly valve open angle is changed. For the change of a butterfly valve open angle from 60% to 100% and the increase of the distance between a valve and a 90 degree bended elbow, the effect of FAC (Flow-Accelerated Corrosion) in the 90 degree bended elbow may be neglected because the value and distribution of the velocity and shear stress is rapidly decreased comparing with the present status installed in an industry, and the data of 100% valve open (Case 3) and L/D ≈ 5 (Case 4) are very good agreement comparing with the reference data, L/D ≈ 8 (Case 2). The reasons are that flow already maintains a fully developed condition and a steady state in spite of less distance than the reference case, L/D = 8. Therefore, smooth flow fields have approached at a 90 degree bended elbow. Then, the effect of shear stress and vortex is hardly investigated around the intrados area of 90 degree bended elbow.

水泵出口蝶阀流场数值模拟及水力参数计算分析

基于Fluent软件采用RNGκ-ε湍流模型对DN600中心蝶阀进行数值分析,分别模拟不同开度、不同流速下管道内压力、速度变化分布,计算得出水头损失、阻力系数、汽蚀系数等关键水力参数与入口流速、阀门开度之间的关系曲线,分析其分布规律。结果表明,泵站稳定运行时蝶阀开度应大于40°,泵站发生事故停泵时蝶阀快关角度应在55.6%以上,该结果可为泵站水力过渡过程分析提供技术支撑。

某型船海水冷却系统蝶阀腐蚀机理分析及改进措施

为了确定某型船蝶阀严重腐蚀原因,对所在系统进行整体分析,总结归纳当前船舶海水冷却系统腐蚀机理及防腐措施。通过系统分析、宏观检查、化学成分检验、金相组织观察,以及扫描电镜观察,分析腐蚀原因,确定产生腐蚀的关键因素为该蝶阀阀盘在热处理过程中冷却速度控制不当,产生亚稳态组织,在海水冷却系统中发生脱成分腐蚀和氧化腐蚀。在后续船舶设计建造过程中,从管路及附件材质要求、海水设计流速、系统工艺设计、管子制造工艺,以及防海生物等方面,给出海水冷却系统防腐的改进措施和系统方案,实船应用效果良好。

三偏心蝶阀硬密封结构的响应面优化

金属硬密封三偏心蝶阀在关闭状态下的密封比压决定着该阀的密封性能和工作寿命,优化金属硬密封部件的结构参数十分重要。以DN600三偏心蝶阀为研究对象,利用有限元分析法,分析密封面上密封比压分布规律。提出利用密封配合面周向间隙指标判断蝶阀的密封性能,利用Box-Behnken响应面优化方法对密封构件的结构进行优化,分析复合阀板座大、小径端切割厚度、复合阀板座直径及其交互作用对密封面最大密封比压的影响,得出最优设计方案。结果表明,在不影响蝶阀密封的前提下,优化复合阀板座参数后,密封面最大密封比压从202.96 MPa下降到128.44 MPa。对优化后蝶阀进行封闭打压密封实验,验证了其密封性能的可靠性。

中心型蝶阀流阻特性数值仿真模拟及试验研究

为了弄清中心型蝶阀的流阻特性,先采用Fluent软件对通风除尘系统中一种φ560的中心型金属密封蝶阀不同开度下的流阻特性进行数值仿真模拟,通过设置试验测试蝶阀不同开度下的阻力系数,比较试验值与模拟值吻合程度,以验证仿真模拟的正确性,最后基于实验数据通过流阻特性对比分析,将全轴蝶阀改为双端轴蝶阀。仿真结果表明,在全开状态下双端轴蝶阀的流阻系数比全轴蝶阀有一定减小,达到了减小流阻的工程目的。

催化裂化烟机蝶阀阀杆断裂原因分析及改进措施

为了解催化裂化烟机入口高温蝶阀阀杆在运行一段时间后断裂的原因,从结构特点、强度校核、键槽受力分布及其加工工艺等关键影响因素进行综合分析,结果表明:蝶阀阀杆在使用一段时间后断裂的主要原因是阀杆疲劳强度安全系数过小。此外,不合理的键槽加工工艺和键连接方式对阀杆键槽应力集中的影响也是导致阀杆断裂的重要因素。对阀杆进行磨削和渗氮硬化等处理,改变阀杆和阀板轴孔键槽的加工工艺,同时优化键连接结构,可以有效提高阀杆的疲劳强度安全系数并减小阀杆键槽上的应力集中,对于提高传动件尤其是带键传动轴的机械性能和使用寿命等方面具有重要的参考价值。

蝶阀在高温时受力与变形的仿真分析

高温蝶阀是目前在航空航天试验、现代化工等领域最需要的控制设备之一。本文介绍了一种DN500的高温蝶阀在高温816℃、压力为1 MPa、阀杆施加8978 N·m的关闭扭矩时受力与变形的仿真分析,通过对蝶阀建立三维模型并用有限元计算方法获得的仿真分析数据使得产品设计在高温条件下更加安全可靠。

2.4m跨声速风洞蝶阀工作原理及故障处理

介绍2.4m跨声速风洞大口径蝶阀的结构特点、配置形式,分析蝶阀阀杆断裂故障的原因,得出阀杆断裂的主要因素,并制定相应维修方案以及日后使用、维护、保养的方法。结果表明,该分析能为提高阀门使用寿命和降低设备使用风险提供参考。

船舶压载水处理系统中的遥控蝶阀概述

船舶压载水处理系统的遥控蝶阀,需要具有调节或开关功能;通过总结电动、气动、液压和电液式等遥控蝶阀的各自特点,如工作原理、优缺点等,为压载水处理系统遥控蝶阀选择提供建议。基于蝶阀频繁动作、高调节精度、低故障率、低成本、安装简便等方面考虑,建议选用气动调节蝶阀;若只要求具备开关功能,可根据船舶实际情况选择气动开关阀门或液压开关阀门。

三偏心蝶阀失效分析及其司太立合金等离子熔覆修复研究

针对某煤矿瓦斯抽放系统三偏心蝶阀密封面和轴孔的失效进行系统分析,确定其主要发生的是均匀腐蚀失效。该三偏心蝶阀长期在饱含凝露水及强腐蚀性气体(H_(2)S、CO_(2)、SO_(2))的瓦斯介质中服役,针对该服役环境,提出在其密封面和轴孔表面等离子熔覆司太立12合金的修复方案。对司太立12等离子熔覆层进行系统的显微组织观察、化学成分测试、显微硬度测试,以评估其可靠性。结果表明:司太立熔覆层主要为胞状树枝晶结构,熔覆层与基体结合良好,未见裂纹和气孔缺陷;熔覆层中的胞状枝晶主要为Co基固溶体,在枝晶间连续分布着富Cr相(Cr基固溶体+Cr的碳化物共晶组织)网状结构,富W相(W_(2)C碳化物+Co基固溶体)在富Cr网状结构中呈现不连续分布;司太立12等离子熔覆层的显微硬度为375~450 HV0.3,高于基材(100~150 HV0.3)和原始不锈钢套(200~250 HV0.3)。修复后的蝶阀在煤矿中服役4个月未发生失效,而未处理的新蝶阀服役1个月就发生失效,说明蝶阀密封面及轴孔所采用的司太立12等离子熔覆层对基材有较好的保护作用。

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。

泵站停泵水锤事故溯源分析及防护

为研究两阶段缓闭止回阀关阀时间及类型对停泵水锤的影响,以蓝山县高塘坪分置式抽水蓄能工程中的泵站为例,基于两阶段缓闭止回阀工作原理,采用数值模拟方法溯源分析停泵水锤事故产生原因,并对比不同工况下液控蝶阀及多功能水泵控制阀在相同总关阀时间下的停泵水锤防护效果。结果表明,液控蝶阀关阀规律不合理是导致停泵水锤事故的主要原因;与液控蝶阀相比,多功能水泵控制阀在不同工况下的一阶段零流速的自适应关阀方式,可显著降低停泵工况下的水锤峰;经现场实测获取更换多功能水泵控制阀后的停泵水锤曲线,多功能水泵控制阀有效地解决了泵站水锤防护问题,提升了泵站的安全韧性。

火力发电厂蓄能式液控蝶阀可靠性提升及控制逻辑优化

液控蝶阀在水冷火力发电机组当中起重要作用,作为机组循环水系统的重要控制装置,一旦蝶阀失去控制,将造成机组真空低保护动作,机组跳闸。本文针对液控蝶阀油站嵌入式压力继电器存在的一些问题:在线校验过程繁琐、校验时需退备循泵、定值发生漂移不易被发现、易造成蝶阀拒动等,通过改进压力开关取样方式,并在此基础上提出了一种冗余控制油泵启停的控制回路,以提高液控蝶阀设备的可靠性,并设计了一种新的蝶阀全关信号逻辑判断方式,以避免因振动造成蝶阀拒动的可能性。通过改进取样方式和优化控制逻辑,提升了液控蝶阀的稳定性,有效保障了循环水系统的可靠性。

蝶阀流场特性研究进展

蝶阀因结构相对简单、重量轻、操作灵敏、安装空间相对较小被广泛应用于石油化工、燃气输送等领域,目前蝶阀的研究难点和重点仍然聚焦在蝶阀内部流动和流场特性研究。本文对蝶阀内部流场数值模拟理论进行整理,对目前湍流主要求解方式——雷诺平均数值模拟、直接数值模拟、大涡数值模拟存在的难点和适用范围进行分析和梳理。在此基础之上,深入探索并展开对蝶阀内部流场的细致研究论述,从空化流动、涡旋振动两方面入手,简述近些年来众多学者对蝶阀内部流场的流动特性、流动规律以及优化改进等方面的研究所取得一系列重要成果,对未来的发展趋势进行展望,以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。

蝶阀内部流动模拟与流场特性研究

蝶阀因结构简单、操作简便、和调灵敏、重量轻、具有良好的耐磨性和可靠性等优势普遍应用于矿山运输、石油、天然气、水电、化工等方面。但流体流动会产生涡旋造成气蚀以及密封问题的出现。本文通过SolidWorks进行三维建模,基于Fluent仿真模拟软件,对DN200蝶阀进行数值分析,探索蝶阀不同流速工况下,内部流动状态和规律,开展流场特性研究。研究发现随着流速增大,阀板两侧靠近管壁处,出现局部高速射流,介质流过阀板后,流动状态不够稳定,上下两侧均形成涡旋,也存在着一系列小涡。流道中压力逐渐增大,整体上入口压力要大于出口压力,低压区域主要集中在阀门阀板附近。

蝶阀结构强度的力学特性分析

蝶阀作为一种流体控制元件,其在石油化工、燃气输送等领域的应用极其广泛。本文利用Workbench软件平台对蝶阀进行了热-结构耦合分析,这一过程结合了阀体温度场和应力场的精确计算。研究从两个关键层面入手,首先是对阀体内部温度场进行模拟与分析,其次是在试验条件下以及额定工作压力状态下的蝶阀进行力学特性分析。研究发现,试验压力与额定压力工况下应力值有较大变化,但都符合设计要求,阀门关闭状态下应力值稍大,这说明当蝶板处于全关位置时,阀体一侧受到的承压载荷是相对显著的,阀门总体的变形量较小。

三偏心蝶阀密封副空间模型及应用

正确设计阀座和密封圈的密封面加工尺寸,是三偏心蝶阀密封副(阀座和密封圈)经过加工后在关闭时能够严密配合且实现良好密封的前提。本文从三偏心蝶阀密封副的偏心结构特征和坐标转换的原理出发,建立密封面所在空间的斜圆锥面方程和密封副截面椭圆方程,通过该空间模型方程可以确定三偏心结构参数之间的相互关系。通过该空间模型方程,可以通过计算确定三偏心蝶阀密封面加工时测量尺寸的方法。此外,在阀座或密封圈偏离设计加工尺寸时,通过偏心结构参数之间的关系计算,快速得出相应需要单独设计的阀座或密封圈的加工测量尺寸。三偏心蝶阀密封副空间模型的建立在蝶阀产品现实设计加工过程中具有重要应用价值。

三里坪电站进水蝶阀控制系统技术改造

三里坪电站原进水蝶阀控制系统由于设计、制造不合理,导致进水蝶阀操作拒动、锁锭投退异常、故障排查难度大等,给安全生产带来极大的隐患。通过采用最新控制系统、增设各类故障信号、优化系统闭锁条件、改进电气及液压控制回路等对进水蝶阀控制系统进行技术改造,大大提高了整体安全运行的可靠性。

高扬程泵站液控蝶阀的磨损特性分析及结构优化研究

阀门通常使用于多相流的环境下,运行环境相对恶劣,特别是其内部的固-液两相流场分布十分复杂,使得阀门容易出现汽蚀和冲蚀磨损现象。为解决上述阀门使用问题,提高阀门的使用寿命,以蝶阀为例,利用Fluent有限元分析软件建立湍流和离散相流模型,对蝶形阀中部流道内的流场进行数值仿真,分析阀口开度对蝶阀壁面和蝶板磨损的影响。结果表明,蝶阀的磨损量及磨损幅度均随蝶阀自身的开度降低而增加,蝶阀磨损幅度最大的部位是蝶板,中间部分几乎不受磨损。通过对蝶阀结构的优化,有效减小蝶阀自身的磨损幅度,提高蝶阀稳定性。

大口径超低温蝶阀国产化关键技术研究及应用

大口径超低温蝶阀是LNG接收站的关键设备,长期以来一直依赖进口,对接收站投资成本、进度控制及后期运维均产生不利影响。同时,受国际贸易壁垒影响,大口径超低温蝶阀成为制约LNG接收站建设的技术瓶颈之一。为解决以上问题,依托某接收站工程项目需求,根据国内外相关标准规范设计要求,进行了阀门国产化关键技术研究,并从厂家资质、生产能力、质量控制能力及技术保障能力几个方面进行了国产化探讨,并最终完成国产化应用,为国内其他LNG接收站大口径超低温控制蝶阀国产化提供技术指导。