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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

城市供水管网地下安装蝶阀的问题与解决方案

在城市供水管网中,管道地下铺设、蝶阀地下安装是一种常用的安装型式,但目前城市供水管网地下安装蝶阀在长期使用过程中,逐渐暴露出各种问题和弊端,如:阀门井盖易破损、丢失,造成路面通行安全隐患;阀门井易积水、腐蚀阀门、启闭操作不便;维护操作人员进入地下封闭空间易缺氧,存在安全隐患;占用地下空间大等。通过对这些问题的分析研究,提出并设计了一种新型地埋式蝶阀。通过有限元数据模拟和实际运营表明,这种地埋式蝶阀安装方便、运行可靠,能够有效解决以上问题。本文介绍了新型地埋式蝶阀的实现方法、结构型式、工作原理、安装施工及优势特点等。

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。

三偏心蝶阀浮动式阀座结构综述

常规三偏心蝶阀由于阀座和密封圈的加工及装配误差的影响,只能满足单向密封的要求。为了提高三偏心蝶阀的反向密封性能,近年来,经过各个阀门厂家的验证,利用介质反向作用时的压力提高密封副密封比压的浮动式阀座结构,在蝶阀双向密封中取得了显著的效果。本文通过对三偏心蝶阀在反向介质作用时容易泄漏的原因进行分析总结,并介绍了不同蝶阀生产厂家采用不同型式的浮动式阀座结构的特点,指出了现有的浮动式阀座结构中螺钉存在容易松动的弊端,在此基础上对蝶阀密封结构进行了改进设计。改进后的密封结构保证了正、反向的可靠密封性,解决了螺钉容易松动脱落的问题。

超超临界机组液控蝶阀液压油站联锁控制回路优化

某2×1050 MW超超临界机组循环水液控蝶阀液压油站频繁发生因定值偏移造成的油泵误启停事故,对此进行液压原理分析和电气原理分析,明确存在的问题,并且提出联锁控制回路优化措施。通过优化,解决了超超临界机组液控蝶阀液压油站油泵误启停问题。

液控缓闭蝶阀运行中存在的问题及解决方案

文章以长距离输水工程运行为例,介绍了缓闭蝶阀在输水泵站中的应用,阐述了蓄能罐式液控缓闭蝶阀结构和工作原理,分析了其在工程实际应用中的优缺点,并提出改进方案。通过增加液压伺服闭环系统,充分发挥电、液两类伺服的优点,使泵站及输水管线运行更加平稳安全,对高扬程输水管线水锤危害及水泵的倒转现象起到了很好的抑制作用,其改进措施可供其他同类型输水工程借鉴参考。

三偏心蝶阀热棘轮效应的数值模拟

为了探讨热棘轮效应对三偏心金属硬密封蝶阀密封副热变形及密封性能的影响,先排除了蝶阀发生塑性垮塌失效、密封结构在数次常温与高温交变循环载荷作用下发生疲劳失效的可能性,然后通过ANSYS Workbench有限元分析软件对三偏心蝶阀进行常温与高温交变循环载荷下的热棘轮效应研究,基于Chaboche非线性随动强化模型对三偏心蝶阀进行10次温度循环加载分析。结果表明:高温工况下阀座内环面与阀体外壁面的最大温差约为60℃,温度降低到常温后阀座的最大塑性应变随循环次数的增加出现渐增性塑性累积;10次温度循环后阀座的最大塑性应变为0.02116,阀座在温度循环载荷的作用下发生热棘轮效应;在第5次温度交变循环之后,阀座与密封圈的最大径向变形分别为0.2844 mm和0.2753 mm;阀座的最大径向变形大于密封圈的最大径向变形,阀座的残余变形导致密封面出现间隙,证明三偏心蝶阀出现密封失效现象是由于阀座发生热棘轮效应导致的。对阀体外壁面进行良好保温后,经有限元计算阀座未发生棘轮效应,可见对阀体进行良好保温是避免因阀座发生棘轮效应而出现密封失效的有效手段。该研究结果揭示了蝶阀在数次常温与高温交变循环载荷作用下出现密封失效的原因,并提出相应的防范措施。这对相同工况下的其他类型阀门和压力管道等设备避免发生热棘轮效应具有十分重要的指导意义。

双偏心蝶阀干涉分析及结构优化设计软件开发

为解决双偏心蝶阀回转中心位置的不合理选取造成的密封副磨损严重,启闭阻矩大等问题,根据几何学理论,从双偏心蝶阀偏心结构入手,推导了启闭性能干涉角的计算公式,使其可评判密封点的干涉情况。探究密封点的干涉角θ与2个偏心距H,E之间的关系,建立双偏心蝶阀偏心距优化模型,划分了干涉区域与非干涉区域,使在θ≥0的前提下,得到求解最佳径向偏心距的方法,达到减小输出力矩的目的。结合理论并基于Visual Studio平台以C#.NET为框架开发设计软件,软件能够可视化双偏心蝶阀密封面各点的启闭性能干涉角,查看蝶板干涉情况并求解最佳径向偏心距,且验证了软件对径向偏心值及蝶板干涉情况求解的准确性。软件的开发可为相关人员设计此类双偏心蝶阀提供高效、便捷的方法。