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。

液氢用低温三偏心蝶阀的反向密封性能分析

针对液氢用低温三偏心蝶阀较难现实反向密封的问题,对三偏心蝶阀在实现反向密封过程中出现的泄漏问题进行分析,探讨了三偏心蝶阀密封的影响因素,研究了三偏心蝶阀反向密封时蝶板的变形。结果表明:在流体反向流动时,解决蝶阀密封副的密封比压,是解决液氢用低温蝶阀反向密封的关键;三偏心蝶阀密封副的密封比压与其过盈配合设计相关;三偏心蝶阀密封圈的密封面边线是形成接触密封的关键位置,将过渡区的面密封改为线密封,有利于降低三偏心蝶阀在关闭时密封圈对阀座的磨损程度,为确保蝶阀形成有效的反向密封,蝶阀关闭时须在密封面上形成连续的密封比压;通过对蝶板和阀座结构采取加大密封部件的刚度和提高密封副的结合程度等优化设计措施,可实现三偏心蝶阀的反向承压密封的功能。选取Class150 NPS42三偏心蝶阀,使用氦气测试其在液氮(-196℃)环境下的反向密封性能,通过试验验证,低温蝶阀在设计压差内的泄漏量不能超过4 L/min,满足并优于标准允许的泄漏值,研究结果可为液氢用低温三偏心蝶阀的设计提供参考依据。

三偏心蝶阀振动特性分析

三偏心蝶阀广泛的应用于多种多样的工业,如水量分配、下水道、石油与天然气发电厂等等,而三偏心蝶阀中的蝶板和阀杆的振动在其结构设计和应用中起着重要的作用,且目前关于三偏心蝶阀中蝶板和阀杆的振动特性的研究较少。在蝶阀工作中,若蝶板的固有频率与流过蝶板后产生的卡门涡的脱落频率过于接近,则二者就会产生共振而毁坏三偏心蝶阀甚至影响整台机器正常运行。为了比较三偏心蝶板和阀杆的振动频率与流过蝶板产生的卡门涡的脱落频率的大小,运用了ANSYS有限元分析方法结合实验验证的方式计算出三偏心蝶板和阀杆的固有频率,再根据计算卡门涡的脱落频率的经验公式得出流过蝶板后产生的卡门涡的脱落频率,得出二者不发生共振的充分条件,此外,也论述了蝶板和阀杆的振动对蝶阀密封性的影响。

基于CFD的三偏心蝶阀的流场特性研究及优化

由于三偏心蝶阀结构的特殊性,对其内部流场的流动性能进行了深入研究。建立了三偏心蝶阀的几何模型,对其内部流场进行模拟,获得了阀门的流量系数、流阻系数,并分析了阀门的轴向偏心、径向偏心和角度偏心与流量系数、流阻系数之间的变化规律,得知:角度偏心的数值大小与流通能力近似成反比;径向偏心值与阀门流通能力近似成正比,且影响大于角度偏心;而轴向偏心值对于阀门的流通能力几乎没有影响。采用正交试验法对三个偏心进行优化,降低流阻系数,提高流量系数,改善阀门流通性能。

三偏心蝶阀的动水力矩计算

利用理想流体的定常、无旋流动的假定,用有限差分法在直角坐标系中求解拉普拉斯方程,得到蝶板截面上的压力分布,从而计算出蝶板在各个开度下的动水力矩,这种方法对于计算对称或非对称蝶阀的力矩十分可行.另外还设计了求解的程序并给出了动水力矩曲线.

三偏心蝶阀密封接触问题的有限元分析

对三偏心金属蝶阀密封面接触问题进行了非线性有限元分析,阐明了其理论依据。数值模拟过程中,充分考虑了轴向偏心、径向偏心、角偏心的设计参数对密封面密封比压的影响,以DN 300口径、PN 5 MPa工作压力的三偏心金属蝶阀为例,得到其密封时的应力分布,对满足一定压力下“双向零泄漏”三偏心蝶阀的结构优化有指导意义。

等离子喷焊在三偏心蝶阀上的应用

三偏心金属密封蝶阀由于具有耐腐蚀性好、密封可靠、开启力矩小等优点,逐步得到广泛应用。为提高密封面耐磨性,延长使用寿命,需对密封面进行改性处理。在采用自动等离子喷焊代替手弧焊实现三偏心蝶阀密封面喷焊的过程中,出现了喷焊面非线性位移、焊层开裂等问题。在研制以单片机80C196KC和CPM2A-60CDR-A可编程控制器为核心组成的喷焊自动跟踪控制系统的基础上,经过大量工艺试验,合理选择喷焊材料和工艺参数,在不预热条件下,得到成形均匀、无裂纹等缺陷、质量符合要求的自动等离子喷焊层,此成果已成功应用于实际产品的生产上。

快开三偏心真空蝶阀优化设计及应用

针对常规三偏心蝶阀啮合角固定,偏心2较大,从而造成阀门开启扭矩增大,需采用大口径油缸,进而增加耗油量,延长开启时间,不能满足本系统开启速度要求的问题,通过研究,在常规三偏心蝶阀的基础上,针对切换阀的使用特点对阀门的结构形式进行了优化设计。阀门密封面通过采用正圆形结构,最大限度地降低了阀门开启所需扭矩,保证阀门运行的稳定性和可靠性,并对阀门执行器结构进行了设计,采用偏转角度为15°的非对称设计的拨叉式执行器,使开启扭矩增大约20%,通过以上两种措施,减小油缸缸径,从而减少耗油量,满足系统开启速度要求。主阀门和附属阀门采用长度可调的连杆机构连接,有效补偿安装、变形等带来的误差,便于安装、使用及维护,机械联动的方式有效解决了电器控制受干扰时无法及时切换状态的问题,保护离心真空泵系统的稳定运行和风洞试验的顺利进行。

DN200三偏心硬密封调节蝶阀的流场和阻力特性分析

应用ANSYS软件对DN200三偏心硬密封调节蝶阀流阻系数进行了有限元分析,获得了90°(90°代表全开),80°,70°,60°,50°,40°,30°,20°开度下的流场和流阻系数的计算结果。对DN200三偏心硬密封调节蝶阀流阻系数进行了测试试验,获得了90°(90°代表全开),80°,70°,60°,50°,40°,30°,20°开度下的流阻系数。DN200三偏心硬密封调节蝶阀流场数值分析结果和流阻试验结果均表明:三偏心硬密封调节蝶阀可以在开度为0°到40°之间进行有效的流量调节;但开度在40°到90°之间时,调节效率较低;并且在开度为0°到40°之间时虽然进行有效的流量调节,但在此区间流动稳定性较差。因此三偏心硬密封调节蝶阀可以有效实现流量调节,但调节控制难度较高。

三偏心蝶阀密封应力均匀性的数值仿真

本文对三偏心蝶阀密封面接触问题进行了非线性有限元分析。在密封副不干涉的基础上,对三偏心蝶阀密封副的接触密封进行了静态数值仿真;并重点阐明了轴向偏心、径向偏心、角偏心对密封应力分布均匀性的影响。研究对降低阀门的关闭力矩,进一步提高三偏心蝶阀的使用寿命有指导意义。

高温高压四偏心蝶阀设计及零件强度计算

探讨了三偏心蝶阀密封圈受力不均匀的问题,介绍了四偏心蝶阀结构及四偏心原理,分析了四偏心蝶阀密封圈的压力分布形态及特点,给出了高温高压工况使用时蝶阀零件强度的计算公式。

高炉煤气流速对蝶阀区域粉尘沉降特性影响

高炉煤气含有大量粉尘,易沉积于管道三偏心蝶阀阀座密封面底部而造成阀板卡塞或损坏,影响高炉生产并造成严重经济损失。为获取管道内部高炉煤气流速对蝶阀区域粉尘沉降规律的影响机理,使用Pro/E建立了蝶阀及其区域流场的三维模型,基于ANSYS Workbench软件的FLUENT模块,采用标准k-ε湍流模型和DPM模型,对3种高炉煤气流速条件下的蝶阀区域粉尘运动轨迹进行了模拟分析。结果表明:流速为8m/s工况下,粉尘沉积质量随阀板开度增大而呈现先降后升的趋势,而12m/s和16m/s工况下,粉尘沉积质量随阀板开度增大而降低;阀板开度15°工况下,粉尘沉积率随高炉煤气流速增大而升高,而45°和75°工况下,粉尘沉积率随高炉煤气流速增大而降低。研究结果可为高炉煤气管道蝶阀区域粉尘自动清除装置的研制提供理论参考。

除尘装置工作介质压力对蝶阀区域粉尘沉降特性影响的仿真分析

针对高炉煤气粉尘易沉积于管道三偏心蝶阀阀座密封面底部而造成阀板卡塞与损坏,影响高炉生产并造成严重经济损失,为抑制粉尘沉积,设计了粉尘自动清除装置,并对其除尘效果进行了模拟分析。基于ANSYS Workbench软件的FLUENT模块,采用标准湍流模型和DPM模型,模拟了除尘装置工作介质(N_2)的3种入口压力(0.25,0.30和0.35 MPa)对不同阀板开度(45°和90°)蝶阀区域粉尘沉降轨迹的影响,分析了入口压力对粉尘沉降特性的影响规律。结果表明:除阀板开度45°与入口压力0.25 MPa条件组合外,其余5种条件组合下除尘装置均能达到抑制粉尘沉积的效果。其中,阀板开度为45°、入口压力为0.30 MPa条件下以及阀板开度为90°、入口压力为0.25 MPa条件下的除尘效果较好。

除尘装置对三偏心蝶阀区域粉尘沉降抑制效能的仿真分析

高炉煤气含大量粉尘,易在管道内三偏心蝶阀阀座密封面底部板结,影响阀板转动或损坏密封面,影响高炉生产并造成经济损失.为阻止粉尘在蝶阀阀座密封面底部板结,采用Pro/E设计了蝶阀区域的粉尘自动清除装置.基于ANSYS Workbench的FLUENT模块,选择标准k-ε模型和DPM模型,对不同阀板开度(15°,30°,45°,60°,75°和90°)时蝶阀区域粉尘沉降轨迹进行了仿真模拟,分析了除尘装置对粉尘沉降特性的影响规律.结果显示:阀板开度30°,45°,60°,75°和90°时,除尘装置均能使三偏心蝶阀阀座密封面底部粉尘板结质量显著降低;阀板开度90°时板结粉尘清除率可高达80.7%;而阀板开度15°时,除尘装置未体现明显除尘效果.

三偏心蝶阀流阻特性对比试验研究

对一种DN650三偏心蝶阀不同开度下的阻力特性进行测试试验,随后加工去掉该蝶阀中间一段阀轴,由全轴蝶阀改为双端轴蝶阀,对比测试该蝶阀在不同开度下的阻力特性,试验表明,全开状态流阻系数明显减少,随着阀板关闭,减少幅度降低。为从细节上了解蝶阀流场变化情况,采用CFX对以上2种三偏心蝶阀进行数值模拟,流阻系数模拟值与试验值吻合很好,验证了数值模拟的正确性。

桁架过流式三偏心蝶阀的动水力矩计算与优化

根据已有研究所得到的动水力矩曲线,利用CFD、FLUENT等软件对桁架过流式三偏心蝶阀的动水力矩进行了模拟计算。模拟计算的分析结果表明,蝶阀在70°开度下的动水力矩达到最大值,与经验值相吻合。同时根据模拟结果,对桁架过流式蝶阀进行了结构上的优化,优化前、后的对比分析结果表明,通过优化有效地降低了动水力矩,这对减小蝶阀的操作力矩有积极作用,实现了蝶阀的节能目的。

正圆截面三偏心蝶阀的干涉研究与分析

针对新型正圆截面三偏心蝶阀的干涉问题,首先推导出密封面方程,并分析三偏心蝶阀蝶板的干涉条件,然后建立相应的数学模型。采用MATLAB编程软件开发出检验三偏心蝶阀密封面干涉的分析软件,通过图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)来实现人机交互。该干涉分析软件可以分析正圆截面三偏心蝶阀密封面的干涉情况,从而为阀门设计人员提供了一种快捷、准确的干涉检验方法。

自来水厂滤池出水碟阀外漏维修方法探讨

自来水厂V型滤池出水蝶阀工作时需频繁调节开度,阀杆与阀体上的阀杆轴套磨损严重后更换阀杆密封件无法解决阀门的外漏问题。由于修复困难、且修复成本相对较高,常规做法是对阀门进行报废处理。本文介绍一种维修成本低、在线修复蝶阀因阀杆、轴套磨损严重导致外漏故障的方法,实际使用证明效果显著,在节水、节材方面意义较大。

高压大口径三偏心金属密封蝶阀密封结构参数的选择及分析

根据生产过程中的经验积累,介绍了高压大口径三偏心金属密封蝶阀的设计经验。

大口径三偏心蝶阀关闭过程内部流场动态仿真

为了给大口径三偏心蝶阀的设计与选型提供一定的技术支撑,针对某水电站使用的DN3400大口径三偏心蝶阀在关闭过程中流场不稳定问题,文章采用FLUENT动网格与用户自定义函数UDF相结合,分析出了三偏心蝶阀的内部流场变化规律以及不同关阀速度对碟板的动水压强的变化规律。结果表明,蝶阀在关闭过程中其内部流场从稳流转变为湍流,且随着阀门关闭过程的进行,涡街效应逐渐增大;此外,适当的关阀速度能够有效的减小动水压强,特别是6 s<t<10 s时,动水压强相比4 s时减小30%左右。