消能锥形阀过流状态研究与优化

消能锥形阀是一种用于中、高水头下的消能控流阀门,其内部结构设计的好坏直接影响着控流效果。为探究消能锥形阀在不同开度下,过流流量及内部流场的变化情况。进行了模型试验与CFD数值模拟计算,试验中发现开度从100%关至85%时出现了流量反而上升、进口压力下降的情况。利用CFD数值模拟的方法对内部流场进行了可视化研究。研究结果表明,在全开状态下锥形阀内部存在以下问题:过强的局部高速高压区域、低速流动死区范围过大、涡流区过度影响高速过流部分。并对锥形阀进行了一定的结构改进,优化了其内部流场情况。

考虑孔板的淹没式调节阀性能特性的研究

目前,国内在对孔板如何影响淹没式调节阀的流量控制精度、消能效果、振动及噪声控制等方面的特性的研究较少,且大多处于理论研究阶段。本文结合了某管道引水工程中使用的淹没式调节阀,通过数值模拟和试验测试的方法对有、无孔板的调节阀的流量系数、消能和振动噪声控制方面进行了深入的对比分析。结果表明增设孔板后,调节阀的消能性能有较大提升,其他方面的性能也有明显影响。为研究孔板对淹没式调节阀的性能影响和如何改善调节阀性能提供了一定参考。

智能减压阀压力相关性研究和膜片尺寸优化

智能自力式减压阀(简称智能减压阀)的膜片尺寸对控制部分的密封性能会产生重要影响,进而影响阀门的压力波动范围、寿命、功耗等性能参数.本文提出了一种智能减压阀膜片尺寸优化设计方法,即依据力平衡方程建立智能减压阀压力相关性的理论模型,通过流动实验和实时采样获取原始数据,以此为基础进行回归分析建立实际数学模型,采用有约束条件的最小值优化模型对膜片尺寸进行优化.优化结果表明:采用优化后的膜片尺寸,压差和减少了30%,最大压差极值减少了7.7%,最小压差极值减少了39.6%.这对有效降低控制系统漏率起到了有益的作用.

基于阀门关闭策略的重力流管路水锤控制分析

在输水管路中一旦出现水锤问题,不仅严重影响输水工程安全,还会制约输水工程的进一步发展。重力流作为高效节能的输水方式,有必要对其阀门关闭方式进行研究,改善水锤问题以提高安全性。以MATLAB为工具进行数值模拟计算,先对阀门两阶段调节分析,发现先快关后慢关的阀门关闭方式对水锤的控制效果优于先慢关后快关方式;再对阀门两阶段关闭方式中的快关时间和快关关闭量影响因素进行研究,发现采用"4 s快关65%,16 s慢关35%"连续两阶段关闭方式能够有效控制水锤,而且阀门的关闭量是影响管路中水锤压强的主要因素;进一步分解阀门的快关和慢关关闭过程,增加动作次数,采用"1 s快关35%,3 s快关30%,12 s慢关25%,4 s慢关10%",水锤最大压强得到抑制,同时阀门完全关闭后的压强波动情况也得到改善。将在两阶段间加入时间间隔的关闭方式与连续两阶段的关闭方式进行对比,发现前者对水锤问题也能发挥良好的控制效果。因此,在设备无法满足多次连续动作时,采用在两阶段间加入时间间隔的关闭方式也能有效的控制管路水锤。

重力流输水管路阀门调节与水锤控制分析

随着长距离跨流域调水工程的逐渐增多,输水管道的安全问题也日益突出,其中水锤对长距离输水管道的危害很大,因而长距离输水工程中管线安全防护的研究变得刻不容缓,而重力流作为一种高效节能的输水方式,其安全性也应受到高度关注。通过实例计算,对调节阀门全开工况下的关阀水锤进行计算分析,采用不同的阀门关闭和阀门配置方式,对管路中的水锤压强进行改善,分析不同控制方式下对于水锤情况的改善效果,结果表明单阀、双阀以及三阀调节对于管路中水锤问题都有着出色的控制效果,为输水工程中的水锤控制问题提供了一定的指导意义。

基于云计算和物联网的智能阀门控制系统

通过对现有阀门控制系统存在问题的分析,提出基于云计算和物联网的智能阀门控制系统基本结构,通过软硬件的集成设计,实现了阀门的智能控制。

支持矢量回归机的参数优化及在智能减压阀压力预测中的应用

智能减压阀可通过控制膜片缸压力实现出口压力的智能调节。膜片缸压力是智能减压阀控制器的控制目标,因此需要依据进口压力和出口目标压力对膜片缸压力进行预测。基于此,提出了基于人工化学反应优化算法的支持向量回归机(ACROA-SVR)参数优化方法,并将ACROA-SVR应用于智能减压阀膜片缸压力预测,采用实验数据将ACROA-SVR与基于遗传算法的SVR和传统SVR进行了对比,分析结果表明了ACROA-SVR的有效性和优越性。

环喷式流量调节阀的流动特性

为了研究环喷式流量调节阀的流动特性,以DN900环喷式流量调节阀为例,首先运用局部能量损失分析方法,将通流部位分为三部分,通过理论计算得到不同开度下环喷式流量调节阀的流阻系数以及在50 m净水头下的流量系数和水头损失等;然后运用数值方法对环喷式流量调节阀通流过程进行数值模拟,得到了不同开度下的流阻系数以及在相同净水头下的流量系数和水头损失等,并对调节阀的内部流动特性进行分析.将两种方法计算得到的结果进行对比分析,结果表明,基于局部损失推导和数值计算得到的流阻系数具有相同的分布规律,即随着开度的减小流阻系数快速增长,且大开度时两种方法的计算结果吻合较好;同时流体流经阀门时会有旋涡出现,为改善阀门汽蚀情况可以在阀门中加入补气管.

基于自力控制阀的水锤控制

针对泵站压力输水管路系统的停泵水锤,自力控制阀可有效削弱停泵水锤造成的管道升压,但却不能消除管道中的负压。以一实际工程为例,使用HAMMER软件的数值模拟方法对自力控制阀水锤防护方案进行比较分析,探讨将管道中的负压保持在安全范围内的方法。模拟中以自力控制阀为基础,联合空气阀和单向调压塔对水锤设备进行防护,使管道内水锤的正、负压都符合规范。模拟结果表明:自力控制阀加空气阀可取代单向调压塔在管路系统中的作用,该水锤防护方案可保证管路系统的安全,降低在停泵水锤防护上的资金投入。

空气阀缓冲阀瓣对水锤防护效果分析

长距离输水管道为有效控制弥合水锤,空气阀在结构上应具备快速进气缓慢排气特性。为研究缓冲阀瓣孔径大小、安装位置对空气阀水锤防护效果的影响。绘制了7组不同孔径大小缓冲阀瓣,分别布置阀体上端和阀体下端。利用Fluent计算流体软件求取了空气阀进排气流量特性参数;通过Hammer水力计算软件对安装该空气阀的输水管道,进行水锤防护效果分析。结果表明空气阀缓冲阀瓣布置在阀体上端对水锤防护性能好,缓冲阀瓣通流面积与空气阀出流面积比值为0.025时,其水锤防护达到安全范围以内。

基于Archard理论的硬密封磨损寿命分析

针对硬密封阀门因密封面磨损而导致其密封失效的问题,采用Archard磨损模型,并借助ANSYS有限元软件模拟密封面的接触,以密封副初始挤压量为0.08 mm的硬密封为例,利用离散化的计算方法逐步对0.02,0.04,0.06 mm磨损深度下的密封面接触压力进行仿真求解,计算出不同磨损深度下密封面的正压力及穿透量并进行分析,推测其磨损趋势并得到密封面的磨损寿命,计算得到当密封失效时即密封副不再有挤压量时,阀门的使用寿命可达5 854次启闭,并发现硬密封的磨损可大致分为3个阶段进行。通过此类方法预测阀门使用寿命,可为硬密封阀门的结构设计及相关密封磨损的寿命研究提供一定的基础和参考。

固定锥形阀常用结构特点及其排放系数探讨

目前不少水电站为了保证机组停机检修时,不使河流断流,保护下游环境,需要固定锥形阀进行生态放流,要求有较高的排放系数,确保下游建筑物以及有压管道经济安全,节省投资资金。文章对固定锥形阀的常用结构特点进行对比分析,研究各种结构的排放系数,为今后固定锥形阀的选用提供参考依据。文章介绍了固定锥形阀常用结构特点,并对各结构的排放系数进行CFD计算对比分析。

消能锥形阀内部结构优化与消能效果探讨

消能锥形阀是一种消减上游过大液流能量的流体机械,其内部结构设计的好坏直接影响着消能效果。为了提高传统消能锥形阀的消能效果,提出在锥形阀阀芯后侧增加环形及锥形孔套,并探究其内部各消能部件对其消能效果的影响。利用计算流体力学(CFD)的数值模拟方法对三种不同内部结构的消能锥形阀进行了内部流场的模拟预测分析;并进行了水力模型试验对模拟结果进行精度验证。结果表明,消能锥形阀内部的锥形阀芯起到主要的消能作用,同时加入环形与锥形孔套均可以进一步的提高锥形阀的消能效果。