Formation of Necklace-Type Vortex System Upstream of a Gate Valve in Pipe Flow

A gate valve is one of the main elements of a circular pipeline, but the flow characteristics around the gate valve are hardly known. In this study, clarification of the flow field in front of the gate valve model in a pipe flow via flow visualization and PIV analysis was attempted. As a result, four kinds of steady necklace-type vortex systems, 2-vortex, 4-vortex, 6-vortex and 8-vortex systems, were clearly observed in a Reynolds number between 290 and 2130. In addition, the main vortex was observed in the Reynolds number range between 2130 and 4870 with difficulty. On this account, both the center position and vorticity in the main vortex are presented against Reynolds number.

特高压平板闸阀设计与密封性能分析

针对特高压井口平板闸阀设计指导空缺问题,参考API 6A和API 6D标准中的平板闸阀设计参数确定方法,给出175 MPa工作内压下阀体通径为78 mm的平板闸阀设计参数,补充并完善了国内外特高压井口平板闸阀设计方法,对所设计的平板闸阀采用有限元法分析其在螺栓预紧工况、额定工作内压工况和1.5倍静水压工况下的密封性能。所设计的平板闸阀可以满足密封准则,且能应对一定量的动载荷,可为特高压井口平板闸阀设计提供参考。

STC100valve数控阀门专用机床设计

针对阀门(闸阀)制造业阀门体的制造工艺要求,作者根据多年设计机床经验开发设计了一种高性能、高效率的数控阀门专用机床,并将模块化设计理念贯穿到专机设计中。该机床在分析市场需求及零件加工工艺的基础上进行设计,将镗床平旋盘技术成功地应用到车床上,可实现阀门行业阀门体零件的一次装夹,多工序复合化加工的要求。样机试制完成后,证明该数控专用机床可以很好地解决阀门加工效率和质量稳定性问题,设计是成功的。

平行闸板阀阀座孔加工专用车削刀具设计及实验研究

平行闸板阀被广泛应用在石油钻采配套装备中。采用普通内孔车削刀具加工平行闸板阀阀座孔,需要调头加工,难以使用切削液,并且由于刀杆刚度和硬度较小引起“颤抖”现象,加工工件时不易保证阀座孔的加工质量和形位公差。基于此设计了一套专用车削刀具,增大刀杆的刚度和硬度,方便使用切削液,而且仅需一次装夹,避免掉头加工,以满足阀座孔的形位公差和加工质量要求。采用有限元法对所设计刀具进行了强度校核。通过实验验证,所设计的刀具可以提高加工效率,满足加工质量和形位公差精度要求。

快速平面阀门静动水启门水力特性数值模拟研究

针对平板阀门的快速静水和动水启门过程,采用标准k-ε模型结合动网格技术,模拟阀门运动边界与动水流场交互耦合作用下的水动力与阀门负载特性,并将启门力结果与缩比模型试验进行对比分析,结果的趋势基本一致。在静水启门时,存在局部的压力梯度分布,但其对顺水流方向和垂直水流方向的水流力影响较小;在动水启门时,顺水流方向水流力初始值较大,之后随时间逐渐减小。

水电站进水口闸门未正常闭门分析及处理

针对水电站进水口事故闸门动水落门时未在要求时间内正常闭门的问题,通过对比分析不同工况下落门过程曲线,结合现场观察,推断是在电站出现故障引起闸门动水落门过程中,由于闸门、油缸启闭机振动相对较大,液压启闭机有杆腔高压球阀自由转动而关闭所导致。为此加设了液压启闭机有杆腔高压球阀锁定装置,确保球阀不会自由转动;并建议高压球阀应选择全开位置带有锁定装置的型号;优化油管的空间结构和管道支撑结构布置,减小管道振动;对大尺寸的混流式水轮发电机组应进行过渡过程工况的动水落门试验。

基于FMEA分析和可靠性建模计算的核电厂楔形闸阀预防性解体维修策略优化研究

以核电厂某核岛系统楔形闸阀为例,结合其使用环境、结构特点和运维检修数据分析,基于FMEA分析、风险管控评估和可靠性建模计算,对其预防性解体维修周期进行了优化评估。研究结果表明:该楔形闸阀具备解体周期延长条件,阀门解体周期延长对缩减核电厂不必要的维修资源投入、降低维修辐射剂量,以及缩短大修关键路径有直接贡献。

电动闸阀卡涩后开阀力及应急开阀方案研究

为解决电动闸阀卡涩问题,以某核电厂电动闸阀为例,本文通过理论计算和有限元仿真分别研究了卡涩时所需的开阀阀杆拉力和执行机构扭矩,以及电动闸阀阀杆最大允许拉力。结果表明,电动闸阀卡涩情况下开阀所需执行机构的扭矩大于电动装置的设定扭矩。电动闸阀阀杆最大允许拉力为319392.5 N,在此开阀阀杆拉力值下所需的执行机构扭矩接近电动装置的额定扭矩。阀门卡涩时的开阀方案首选增大电动装置的设定扭矩,但不能超过2953.3 N·m。如电动装置失效,可使用专用的应急手动开阀工具进行辅助开阀。

立式物料反应釜出料闸阀密封特性研究

针对D-3400立式物料反应釜出料闸阀在设计阶段密封无法准确分析问题,建立出料闸阀有限元模型,通过多载荷步方式对出料闸阀密封圈的预应力及其工作过程进行动态仿真,分析其在装配后的预应力及负载工况下的变形规律,并利用结构强度及密封比压理论,验证了密封圈的结构强度及密封可靠性。分析结果表明,出料闸阀密封圈的最大等效应力小于材料的许用应力,满足强度要求;密封圈与闸阀阀座之间的关键接触对,其实际密封比压小于密封许用比压且大于密封必需比压,密封可靠;通过中试机构在设计工况下的保压试验证明,D-3400立式物料反应釜出料闸阀密封结构满足设计要求。

基于双向流固耦合的倒虹吸管道水击压力波与拱式桥架组合结构动力响应分析

在大跨度倒虹吸管道中有压闸阀关闭时通常伴随着水击现象,当水击发生时,流体与固体的耦合作用同时存在。为研究发生水击时,不同关阀时间下的压力波与考虑耦合作用时结构的动力响应情况,以大跨度倒虹吸管道与拱式桥架结构为研究对象,进行整体水力计算,基于流固耦合分析理论,将整体水力模型计算得到的水击压力波作为流体部分加载条件,在workbench平台上进行双向流固耦合分析求解桥架结构的位移、内力及应力动力响应结果。结果表明:不同关阀时间工况下,水击压力波曲线的变化趋势大致相同,结构各监测点的位移时程曲线同水击压力波曲线规律基本吻合;阀门匀速关闭时,增加闸阀的关闭时间可以作为降低倒虹吸管道水击压强的有效措施;水击力对桥架管道的影响最大,盖梁次之,拱圈最小,结构以发生顺桥向动力响应为主。

基于多传感器信息融合和CNN-BIGRU-Attention模型的液压防水阀故障诊断方法

在建筑工程领域,尤其是在工程搅拌设备中,涉及到复杂液压工作介质,液压防水阀往往会出现不同程度的故障。此外,恶劣的工作环境和复杂的噪声背景使得对液压防水阀的故障进行诊断变得困难。为了解决这一难题,提出了一种基于多传感器信息融合和卷积神经网络-双向门控循环单元-自注意力机制(CNN-BIGRU-Attention)模型的防水阀故障诊断方法。首先,考虑到单一传感器振动信号难以充分表达故障特征,该方法使用了3个传感器采集含噪声的振动信号,并进行了必要的预处理;其次,提取了信号的16个时域特征、5个频域特征以及3个时频域特征,并利用熵权法进行了特征融合,达到了增强特征的目的;然后,将融合的多维特征集输入到CNN-BIGRU-Attention模型中进行了特征识别;最后,利用实际的液压防水阀故障诊断实验,验证了该方法的有效性。研究结果表明:采用多传感器提取的特征更为全面,信息融合有助于捕捉更完整的隐藏数据特征,从而显著提高诊断的准确率;相较于其他特征识别方法,采用CNN-BIGRU-Attention模型的液压防水阀故障诊断准确率可分别提高6.7%、4.6%和14.2%,达到了96.86%,证明了该方法的有效性。该方法将先进的机器学习技术与实际工程应用相结合,为建筑工程问题提供了一种新颖、有效的解决方案。

燃料转运水下密封闸门设计研究

水下密封闸门是燃料转运装置的重要功能部件,为打破技术封锁,实现燃料转运装置整体国产化,水下密封闸门的研制势在必行。依据研制目标,完成了水下密封闸门整体结构设计、零部件功能设计及材料选取,并对其性能进行了试验验证。结果表明研制闸门性能稳定可靠,设计、材料等关键核心技术自主可控,达到了国际先进水平。

基于RSM的楔形闸阀板优化设计

以某楔形闸阀阀板为研究对象,采用RSM方法(响应面法)对阀板的结构参数进行参数优化设计。首先将阀板在最大静压力工况下的质量、最大应力、最大形变作为响应,对阀板的结构参数进行灵敏度分析,采用拉丁超立方算法对设计变量抽样后进行正交试验设计,利用遗传算法拟合出响应面预测模型,进而将质量、应力、变形值最小作为优化目标,应用多目标遗传算法对预测模型进行最优化求解。结果表明,优化后其质量降低2.53%,最大应力降低4.9%,最大变形量降低17%,使其自密封性能显著提高。在楔形阀板的结构参数最优化问题中,参数灵敏度分析结合响应面法能够快速有效地获得问题最优解,优化后的闸板工作稳定。

基于动网格技术的蒸汽隔离阀快关过程闸板受力特性研究

蒸汽隔离阀作为核电站的关键基础设备之一,可在事故工况下快速可靠地执行安全隔离功能。随着高温高压等严苛工况的发展,高压差流体力导致闸板表面损伤而增大阀内部件之间摩擦力,影响蒸汽隔离阀的快速关闭时间。本文通过动网格技术对蒸汽隔离阀三维流道模型进行快关过程的瞬态仿真模拟,获得了闸板在水平方向和竖直方向上的受力特性,并研究了摩擦系数对闸板竖直方向所受合力的简单影响规律,为后续闸板的优化设计及关闭速度优化具有一定的参考价值。

基于双层模型的可控电流源换流器损耗优化方法

逆阻型集成门极换流晶闸管是构建可控关断电流源型换流器(current source converter,CSC)的可行器件之一。在换流器运行过程中,损耗的产生使得器件芯片结温上升,从而限制了换流阀的运行能力,因此必须明确并优化CSC中器件结温情况。该文提出了系统性的损耗特性、约束条件,建立了损耗抑制的双层模型,并给出了求解方法。提出了缓冲电路和损耗分析的综合设计方法,对缓冲回路及杂散参数范围进行了研究,对比了优化后的CSC与传统直流和柔性直流换流阀的损耗。结果表明,基于该模型的计算参数,器件损耗为5.7kW,电阻损耗约为1.8kW,器件结温增量为38℃,CSC的损耗与系统占比为0.54%。

基于Moldflow的摩托车前中心盖模具设计

利用Moldflow软件对摩托车前中心盖进行了仿真分析,结合零件结构特点及成型工艺要求,设计了两种浇注系统方案,依据填充时间、流动前沿温度、冻结层因子和熔接线等仿真参数分析,优选出最佳浇口位置及数量,并依此确定采用“3点针阀式热流道+3点侧浇口”的进胶方式,最终设计了一副顺序阀热流道注塑模具。为解决T1区域型腔侧向抽芯的难题,设计了“垂直油缸+连接块+T形块”的抽芯机构,使模具结构更加紧凑;采用“大斜顶+小斜顶”组合的方式解决了倒扣方向不统一、抽芯空间小及难脱模的问题;导向定位系统采用了“0°精定位块+动定模止口”的方式,确保模具在开模和合模过程中能够准确、可靠地复位;采用类似“随形水路”的组合式冷却系统,滑块与大斜顶均设计有直径12 mm的独立冷却水路,其余部分设计有直径18 mm的水路,使模温更均匀,成型周期缩短约11%;试模后,模具运行平稳,各机构运动安全可靠,塑件精度及表面质量符合要求,可为同类模具的设计提供参考。

裂解气双闸板阀维护要点及问题改进

裂解气大阀运行环境工艺要求苛刻,维护工作是行业关注的重点与难点。文中阐述了裂解气切换阀的工艺特点及切换阀选型使用情况,介绍了裂解气双闸板阀的结构特点及密封原理,分析了裂解气双闸板阀维护要点,列举了维护不当造成故障的案例,并就维护中存在的难题提出了改进措施。

高压平板闸阀密封性能改进与分析

以实际试验为基础结合有限元数值模拟方法,探讨DN300-900LB平行闸阀的密封性能与改进方法。结果表明:改进前闸阀开启后内腔流体作用于单一闸板受力明显及闸板处于流体中有一定晃动现象,造成闸板密封面冲刷与同心度偏移长时间使用引起泄漏,改进后闸板采用多个零件组合而成,导向板和S型弹簧固定即可保住同心度又降低流体对闸板影响,使管道设备安全运行,该研究成果不仅对改进闸板结构提高密封性具有科学的指导意义,还为该类管道产品设计提供参考依据。

煤矿主通风机更换电机施工工艺的改进研究

针对陈四楼煤矿北风井更换主通风机Ⅱ级电机施工的繁琐工艺,在拆卸安装过程中耗时长、劳动强度大等问题,通过对前期施工过程的分析研究,将该施工工艺进行了自主创新改造,总结了一套最佳施工方案。根据现场施工条件,利用主通风机自身结构特点设计了一种脱机辅助装置,实现了主通风机快速脱机与对接的整个更换过程。实践证明,该脱机装置的应用大幅提高了工作效率,降低了检修人员的劳动强度。

毕托巴流量计在蒸汽测量中的应用

在蒸汽流量测量技改项目中,选用毕托巴流量计替代原超声波流量计。在技术协议谈判过程中,要求取消冷凝罐,并采用直接在管道正上方安装的方法进行测量。对根部阀进行改进,将原有的针形阀更换为直通闸阀,并在设计上取消了仪表伴热。使用结果表明,变送器未受高温影响,其温度和环境温度一致;该流量计测量灵敏、稳定,改造效果显著。