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美國E+E先導薄膜式減壓閥特性

先導薄膜式蒸汽減壓閥作為一種利用蒸汽自身能量來調控管系壓力的自力式閥門,其性能好壞是決定整個蒸汽系統能否安全、穩定運行的關鍵。由于其結構復雜、工況惡劣多變且調節精度要求高,一般的靜態理論計算、傳統樣機試驗、經驗優化設計等方法根本無法滿足用戶對減壓閥工作穩定、響應迅速的運行要求。

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同時隨著工業生產呈現大容量、高參數、高效低耗的趨勢發展,蒸汽減壓閥內流動誘導振動、噪聲問題凸顯,嚴重干擾設備的穩定運行,且對操作人員的身心健康構成較大威脅。針對以上問題,本文以我校與某公司合作研發的先導薄膜式蒸汽減壓閥系列產品中DN50、PN25規格為主體研究對象,開展以下一系列研究： (1)采用流場數值模擬方法對蒸汽減壓閥不同節流閥口縮流系數和阻塞流臨界壓力比進行分析計算以作為數學建模依據；建立了先導薄膜式蒸汽減壓閥從氣源到負載完整的動態模型,其中考慮了實際工況下真實氣體效應及蒸汽節流減壓中的焦耳—湯姆遜效應,為隨后建立Matlab/Simulink系統動態仿真模型圖奠定理論基礎； (2)在壓力及流量特性分析的基礎上驗證了結構參數影響方案的可行性；對調節彈簧剛度、導閥阻尼系數、主導閥膜片面積、主閥低壓腔容積和主閥載荷強容積等關鍵參數對減壓閥動態性能的影響進行仿真對比研究；利用目標函數、優化算法對先導薄膜式蒸汽減壓閥的主要結構參數進行優化研究,使先導薄膜式蒸汽減壓閥動態性能得到了很大提升； (3)通過計算流體力學(CFD)模擬蒸汽減壓閥內三維湍流非定常壓力脈動特性,基于時均化流場計算和大渦模擬兩種方法,尋求閥門內部流動誘導振動和噪聲的流場誘因；利用有限元分析軟件ANSYS對蒸汽減壓閥閥體進行結構模態分析,應用聲學軟件對減壓閥腔體、進出口管道構成的聲腔結構進行聲學模態分析,得到減壓閥可能出現聲共振的頻率范圍及振型； (4)通過流體、固體結構及聲場的聲振耦合方法對蒸汽減壓閥內部聲場進行求解,在分析聲場模擬結果的基礎上探討氣動噪聲在閥體外的輻射規律；通過改進主閥閥芯、閥座結構等來對比分析對氣動噪聲的影響規律,為先導薄膜式蒸汽減壓閥的設計及消聲減振問題的解決提供了一種新的思路。通過以上問題的研究,為后續設計運行穩定、抗干擾能力強的低噪聲先導薄膜式蒸汽減壓閥系列化產品提供了參考。

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根據使用要求選定減壓閥的類型和調壓精度，再根據所需zui大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時，應使其大于zui高輸出壓力0．1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，油霧器或定值器之前，并注意不要將其進、出口接反；閥不用時應把旋鈕放松，以免膜片經常受壓變形而影響其性能。