高压调节阀结构改进与汽蚀仿真
调节阀汽蚀和闪蒸的危害及应对方法研究
86一、汽蚀和闪蒸的危害在成品油输送管道的工作过程中，调节阀主要是对管道的压力和流量大小进行有效的调节，当阀门进出口的压力和调节阀内部压力达到饱和的气压状态下，调节阀可以保证正常工作和运行，当调节阀的进口压力值超过了介质内部的饱和气压，那么调节阀内部环境的出口压力大小会低于介质饱和气压，此时会产生调节阀的闪蒸问题。
当调节阀进出口的压力高于介质饱和蒸汽压的大小时，但是调节阀的腔内压力低于饱和蒸汽压力，此时调节阀会产生汽蚀现象。
当调节阀出现了汽蚀和闪蒸问题之后，调节阀会出现堵塞问题，大量的气体会聚集在调节阀的出口区域降低了介质的流量，同时还会造成阀门出现堵塞等问题。
调节阀如果产生汽蚀和闪蒸问题，对整个输油管道的影响非常明显，主要表现在以下几个方面：首先，对调节阀和管道会形成直接影响成品油会形成大量的气泡，同时管道内部由于碰撞阀门的压力不断变化，会出现破损或者是剧烈撞击管道等严重问题，对阀门和管道所产生的影响非常明显。
因为，反复冲击的作用会造成内部构件破坏，阀门的调节功能无法发挥出来甚至会造成失效问题，阀门管道的振动幅度较大很容易造成管道焊缝开裂。
其次，对输油工作所产生的影响，主要表现在会产生阻塞流，降低调节阀和管道的流通面积，进而降低了油品的流量大小。
当调节阀的下游设备比如消气设备、流量设备等距离调节阀较近的情况下，调节阀的汽蚀和闪蒸问题会影响到设备的正常工作和使用，尤其是在调节阀的出口管道区域聚集大量的气体调节阀，下游的消气设备无法及时排除蒸汽，大量的气体直接涌入到流量计之后，会给流量计的计数精确度产生严重的影响。
再次，会产生巨大的噪音影响问题。
当调节阀产生汽蚀或者闪蒸问题时，初期的调节阀和相关的附属构件会出现一定的噪音声响，严重的情况下管道内部会存在较大的异常声响，像石头撞击管道一样的冲击噪音。
压力指针会在巨大的撞击下受到严重的影响。
当油品在闪蒸状态下会形成水体，对阀门内部的构件产生一定的腐蚀，问题当油品当中含有氯离子的情况下，产生凝结水和氯离子之间的相互作用会加大该部件的腐蚀速率，在长时间的使用过程中会直接造成阀门的损坏，影响到了调节气阀的使用周期。
《2024年高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》范文
《高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》篇一一、引言随着现代内燃机技术的不断发展，高压共轨系统因其高效、稳定的特点在柴油机燃油喷射系统中得到了广泛应用。
然而，高压共轨系统中的高压管路压力波动问题一直是影响系统性能的关键因素。
为了深入理解高压管路压力波动的特性，并对其结构进行优化，本文通过仿真研究的方法，对高压共轨系统的高压管路进行了系统的分析。
二、仿真模型建立首先，根据高压共轨系统的实际结构和工作原理，建立了三维仿真模型。
模型中包含了高压管路、喷油器、共轨管等主要部件，并考虑了燃油的物理性质和流动特性。
通过设置合理的边界条件和初始参数，构建了一个逼真的仿真环境。
三、压力波动特性仿真研究1. 压力波动分析：在仿真环境中，对高压管路在不同工况下的压力波动进行了模拟。
通过观察和分析仿真结果，发现压力波动与发动机转速、负荷以及喷油策略等因素密切相关。
2. 波动传播研究：进一步研究了压力波在高压管路中的传播特性。
通过分析波速、波幅等参数，了解了压力波在管路中的传播规律，为后续的结构优化提供了依据。
四、结构优化方案设计1. 材料选择：根据仿真结果，选择了具有优异强度和耐压性能的材料，以降低管路在高压下的形变和泄漏风险。
2. 管路布局优化：通过优化管路的弯曲半径和布局，减少了压力波在传播过程中的能量损失和反射，从而提高了系统的能量利用效率。
3. 连接件设计：对管路连接件进行了重新设计，采用了密封性能更好的连接方式，以减少泄漏和压力波动。
五、优化后仿真验证为了验证结构优化方案的有效性，我们在仿真模型中实施了优化方案，并再次进行了仿真验证。
结果表明，经过优化后的高压管路在各种工况下的压力波动得到了明显改善，系统性能得到了显著提升。
六、实际应用及效果评估将优化后的高压管路应用于实际发动机中，进行了实车测试。
测试结果表明，经过结构优化的高压共轨系统在燃油经济性、排放性能以及可靠性等方面均有了明显的提升。
《2024年高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》范文
《高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》篇一一、引言随着现代内燃机技术的不断进步，高压共轨系统作为发动机燃油喷射系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到发动机的燃油经济性、动力性能及排放标准。
因此，对高压共轨系统中高压管路压力波动特性的研究以及相应的结构优化，具有重要的工程实践意义和学术研究价值。
本文将通过仿真研究的方法，对高压共轨系统高压管路压力波动特性进行分析，并提出相应的结构优化方案。
二、高压共轨系统概述高压共轨系统是一种先进的燃油喷射系统，其核心思想是将燃油喷射的压力产生与喷射过程分离，通过共轨管将高压燃油输送至各个喷油器。
这种系统能够精确控制喷油量、喷油时刻及喷油速率，从而提高发动机的燃油经济性和动力性能。
三、压力波动特性仿真研究1. 模型建立：利用仿真软件建立高压共轨系统的三维模型，包括共轨管、高压管路、喷油器等关键部件。
模型需考虑管路的几何形状、材料属性及边界条件等因素。
2. 仿真过程：在模型中设置不同的工况参数，如发动机转速、负荷、燃油喷射压力等，进行仿真计算。
通过仿真得到高压管路在不同工况下的压力变化情况。
3. 结果分析：分析仿真结果，得到高压管路压力波动的规律及影响因素。
通过对比不同工况下的压力波动情况，找出压力波动的关键区域和时间节点。
四、结构优化方案1. 针对压力波动较大的区域，考虑对管路进行重新设计或加强支撑，以减小管路的振动和应力集中。
2. 优化管路材料的选择，选择具有更高强度和更好耐压性能的材料，以提高管路的可靠性。
3. 对共轨管进行优化设计，如改变其几何形状、增加缓冲结构等，以减小压力波动对喷油器的影响。
4. 通过仿真验证优化方案的可行性，确保优化后的结构能够满足发动机的各项性能要求。
五、实验验证及结果分析1. 根据仿真结果，制作出优化后的高压共轨系统样件，并进行实验验证。
2. 对比优化前后系统的性能指标，如燃油消耗率、动力性能、排放等。
分析优化方案的实际效果。
调节阀气蚀现象的分析及改进措施
调节阀气蚀现象的分析及改进措施1、概述调节阀作为自动控制调节系统中的执行部件，在现代工业生产中得到广泛应用，其控制及通讯方式随着计算机及总线新技术的应用而发生了根本性的转变，大大提高了控制的准确度及可靠性。
但在高温高压工况使用过程中，管道流体往往因设备结构设计、安装或工艺参数设计不当等原因而产生气蚀，对调节阀内件造成严重的损伤，同时引起整个系统的振动及噪声，严重影响调节阀的使用寿命及控制系统的精确性，给工业生产带来很大的隐患。
2、气蚀机理气蚀是一种水力流动现象，气蚀的直接原因是管道流体因阻力的突变产生了闪蒸及空化。
在工艺系统中调节阀属节流部件，起变阻力元件的作用，其核心是一个可移动的阀瓣与不动的阀座之间形成的节流窗口，改变阀瓣位置就可改变调节阀的阻力特性，进而改变整个工艺系统的阻力特性。
在高压差（△p>2.5MPa）时，调节阀的调节过程就是阻力的突变过程，此过程极易产生气蚀。
为便于分析，将调节阀的节流过程模拟为节流孔调节式。
可以看出进口压力为p1，流速为V1的流体流经节流孔时，流速突然急剧增加，根据流体能量守恒定律，流速增加静压力便骤然下降。
当出口压力p2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压pv时，部分液体就汽化为气体，形成气液两相共存的现象，此既为闪蒸的形成。
如果产生闪蒸之后，p2不是保持在饱和蒸汽压之下，在离开节流孔后随着流道截面的增大流速相应减小，阀后压力急骤上升。
升高的压力压缩闪蒸产生的气泡，气泡由圆形变为椭圆形，随后达到临界尺寸的气泡上游表面开始变平，然后突然爆裂。
所有的能量集中在破裂点上，产生巨大的冲击力，其强度可达几千牛顿。
此冲击力冲撞在阀瓣、阀座和阀体上，使其表面产生塑性变形，形成一个个粗糙的蜂窝渣孔，这便是气蚀形成的过程。
气蚀现象不仅仅存在于高压差的调节阀内部，在工业生产的很多领域都存在此现象。
3、防止气蚀的措施3.1、类型选择从分析可以看出，产生气蚀是因为发生了空化，而发生空化的原因是节流引起了压力的突变，因此应避免空化的产生。
高压差调节阀内部流体流动规律与汽蚀仿真研究的开题报告
高压差调节阀内部流体流动规律与汽蚀仿真研究的开题报告一、研究背景高压差调节阀是一种用于调节流体在管道中的压差和流量的装置，在石油、化工、制药等行业中应用广泛。
然而，由于高压差调节阀内部流体流动速度较高，易发生汽蚀现象，导致阀体和阀门零件的损坏，从而影响设备的正常运行。
因此，研究高压差调节阀内部流体流动规律与汽蚀仿真具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容包括以下两个方面：1. 高压差调节阀内部流体流动规律的研究：通过计算流体力学方法（CFD）对高压差调节阀内部流体流动规律进行数值模拟，考虑不同工况下流体的运动状态和特点，分析流场、速度场、压力场等流体属性的变化规律，最终得出高压差调节阀内部流体流动规律的总体特征。
2. 高压差调节阀汽蚀仿真研究：在流体流动规律分析的基础上，以ANSYS Fluent为仿真软件，建立高压差调节阀的三维模型，模拟不同压差、流量和介质情况下的流体流动特性，并对汽蚀现象进行仿真分析。
通过比较不同情况下的仿真结果，找出高压差调节阀发生汽蚀的原因，并提出可能的解决方案。
三、研究意义本研究旨在深入探究高压差调节阀内部流体流动规律的特征和汽蚀现象的成因，为进一步改进高压差调节阀的设计和优化提供理论依据和技术支持。
同时，该研究也能够提高高压差调节阀的使用效率和使用寿命，具有重要的理论和应用意义。
四、研究进展和计划目前，我们已经完成了高压差调节阀内部流体流动规律的数值模拟，并初步分析了流体流动的特征。
接下来，我们将开始进行高压差调节阀的三维建模，并开展汽蚀仿真分析。
最终，我们将比较分析不同情况下的仿真结果，得出高压差调节阀发生汽蚀的原因，提出改进方案，并进行实验验证。
五、预期成果本研究的预期成果包括以下两个方面：1. 高压差调节阀内部流体流动规律的分析总结，提供解决高压差调节阀内部流体流动规律的理论依据和技术参考。
2. 高压差调节阀汽蚀仿真分析结果，得出高压差调节阀发生汽蚀的原因，并提出改进方案，提高高压差调节阀的可靠性和使用性能。
《2024年高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》范文
《高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》篇一一、引言随着现代内燃机技术的不断发展，高压共轨系统因其高效、稳定的特点在柴油机燃油喷射系统中得到了广泛应用。
然而，高压共轨系统中的高压管路压力波动问题，对系统的性能和可靠性产生了重要影响。
因此，对高压管路压力波动特性的仿真研究及结构优化显得尤为重要。
本文旨在通过仿真分析高压共轨系统中高压管路的压力波动特性，并提出相应的结构优化方案，以期为实际工程应用提供理论依据。
二、高压共轨系统概述高压共轨系统是一种先进的柴油机燃油喷射系统，其核心特点在于共用一个高压油轨，通过高压油泵将燃油加压后送入油轨，再由喷油器根据发动机的工作需求进行喷射。
该系统具有高效率、低排放、低噪音等优点，广泛应用于现代柴油机中。
三、高压管路压力波动特性仿真研究1. 仿真模型建立本文采用流体动力学仿真软件，建立高压共轨系统中高压管路的仿真模型。
模型考虑了管路的几何尺寸、材料属性、流体性质等因素，以及管路中可能存在的各种阻力、泄漏等影响因素。
2. 仿真结果分析通过仿真分析，我们得到了高压管路中压力随时间变化的曲线。
结果表明，在高压油泵工作时，管路中压力呈现周期性波动，波动幅度与油泵的工作频率、管路长度、直径等参数有关。
此外，管路中的泄漏、阻力等因素也会对压力波动产生影响。
四、结构优化方案针对高压管路压力波动问题，本文提出以下结构优化方案：1. 优化管路布局通过优化管路的布局，减少管路长度和弯曲程度，降低管路中的阻力，从而减小压力波动幅度。
同时，合理布置管路支架，保证管路的稳定性。
2. 改进管路材料和连接方式选用具有良好密封性和耐压性的管路材料，降低管路泄漏的可能性。
同时，改进管路连接方式，采用高强度、易拆卸的连接件，方便维修和更换。
3. 增加减振装置在管路中增加减振装置，如减振器、缓冲器等，吸收管路中的振动能量，降低压力波动幅度。
同时，减振装置的安装位置和数量需根据实际情况进行优化。
调节阀产生气蚀的原因及解决办法
调节阀产生气蚀的原因及解决办法一、概述调节阀作为自动控制调节系统中的执行部件,在现代工业生产中得到广泛应用,其控制及通讯方式随着计算机及总线新技术的应用而发生了根本性的转变,大大提高了控制的准确度及可靠性。
但在高温高压工况使用过程中,管道流体往往因设备结构设计、安装或工艺参数设计不当等原因而产生气蚀,对调节阀内件造成严重的损伤,同时引起整个系统的振动及噪声,严重影响调节阀的使用寿命及控制系统的精确性,给工业生产带来很大的隐患。
二、阀门气蚀原因气蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生破坏的一种形式。
当液体通过节流孔时，流体流道面积的缩小导致流速迅速增加，速度的增加，产生了速度和压力之间的能量转换，流体压力下降。
压力在节流孔下游侧附近达到最低值，这时其速度最大，压力最小。
当该处的压力Pvc 低于液体蒸汽压Pv 且阀门下游压力P2 高于液体蒸汽压Pv 时，就会发生气蚀。
根据伯努利方程，流速越高压力越小。
根据热力学原理，压力小则液体的沸点降低，同时液体里能够溶解的气体也会变少。
在某些流动中，由于速度特别快，压力迅速下降，导致液体中溶解的气体析出，更进一步液体会沸腾。
这样就产生了气泡。
气泡会阻塞流动，导致速度降低，压力回升，于是气体变成了液体，气泡破解。
没有气泡阻塞，则流体流速加快，又产生气泡。
如果调节阀出口的压力仍低于液体的蒸汽压力，气泡将保持在调节阀的下游，我们就说过程发生了"闪蒸"。
闪蒸对调节阀的阀芯会产生严重的冲刷破坏，其特点是受冲刷表面有平滑抛光的外形，如图所示。
冲刷严重的地方一般是在流速高处，通常位于阀芯和阀座环的接触线上或附近。
这种循环往复会产生巨大的压力波动对于材料表面特别容易产生疲劳，并导致设备损坏。
气蚀分为闪蒸和空化两个阶段。
物质的沸点随着压力的增大而升高，饱和高压液体减压后其沸点降低，这时液体温度高于减压后压力下的沸点，迅速沸腾汽化。
a) 闪蒸就是指高压的饱和液体进入经过减压后由于压力的突然降低使得这些饱和液体变成一部分的减压后压力下的饱和蒸汽和饱和液，产生气泡；b) 而当下游液体压力又升回来且高于饱和压力时，升高的压力压缩气泡，使其破灭，气泡形成、发展和破灭的过程称为空化。
调节阀汽蚀现象的分析与控制-电厂调节阀
调节阀汽蚀现象的分析与控制摘要:分析了汽蚀的产生原因和给调节阀带来的影响与危害,介绍了有效防止汽蚀破坏阀门的方法,以延长阀门的使用寿命,保证阀门的可靠性能。
关键词:调节阀,汽蚀,闪蒸,饱和压力,压差1 概述在很多有水力机械的地方,经常可以看到调节阀、减压阀等节流阀的阀瓣和阀座等零件内部产生磨痕、深沟及凹坑,这些大多是由汽蚀引起的。
汽蚀是一种水力流动现象,这种现象既能引起调节阀流通能力kV 减小,又能产生噪音、振动及对设备的损害,进而严重影响阀门的使用性能和寿命。
因此控制和降低调节阀受汽蚀的影响是阀门设计和使用时要考虑的问题之一。
2 汽蚀和闪蒸汽蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生的一种破坏形式,分为闪蒸和空化两个阶段。
闪蒸是一种非常快速的转变过程,当流体流经调节阀时,由于阀座和阀瓣形成局部收缩的流通面积,产生局部阻力,使流体的压力和速度发生变化(见图1) 。
当压力为P1 的流体流经节流孔时,流速突然急剧增加,静压骤然下降,当孔后压力P2 在达到该流体所在情况下的饱和蒸汽压力Pv 前,部分流体汽化成气体,产生气泡,形成气液两相共存现象,称为闪蒸阶段,可见它是一种系统现象。
调节阀不能避免闪蒸的产生,除非系统条件改变。
而当阀门中液体的下游压力又升回来,且高于饱和压力时,升高的压力压缩气泡,使之突然破裂,称为空化阶段。
在空化过程中饱和气泡不再存在,而是迅速爆破变回液态。
由于气泡的体积大多比相同的液体体积大。
所以说,气泡的爆破是从大体积向小体积的转变。
空化是一种从液态→饱和→液态的转变过程,它不同于闪蒸现象。
汽蚀过程中气泡破裂时所有的能量集中在破裂点上,产生几千牛顿的冲击力,冲击波的压力高达2×103MPa ,大大超过了大部分金属材料的疲劳破坏极限。
同时,局部温度高达几千摄氏度,这些过热点引起的热应力是产生汽蚀破坏作用的主要因素。
闪蒸产生侵蚀破坏作用,在零件表面形成光滑的磨痕。
汽蚀如同砂子喷在零件表面一样,将零件表层撕裂,形成粗糙的渣孔般的外表面。
阀门防汽蚀新型结构的设计
上述两种典型的防汽蚀阀芯 ，其基本原理都是利 用多级减压的原理 （ 如图４ 所示），使流体在通过阀门
时不断地拐 弯、撞击和损失能量 ，逐级和 多级降压 ，使
其压力始终在液体蒸汽压ｐ以上 ，从而避免了汽蚀的发
生。
图５ 新型防气蚀结 构
１ ． 螺母 ２ 填料螺栓 ３ 压板 ４压套 ５ 填料 ６ 螺母 ７阀盖栓 ． ． ． ． ． ． ｐｖ ～ 一一一一一一一～一一一一一一—— ８阀盖 ９阀盖垫片 ｌ． ． ． Ｏ 外套筒 ｌ． １ 内套筒 ｌ． ２阀杆 ｌ ． ３ 阀瓣 ｌ． ４ 阀座 ｌ ５阀座垫片 ｌ ． ６阀体
蒸汽压ｐ以上 ，直到出口压加 ，这些气体空腔挤压破裂而恢复成为
液体 ，称 为汽蚀 。其压力的变化如 图１ 所示 。
图１介质压力变化
汽蚀会引起过高的噪声、振动和材料损坏，汽蚀中大量汽泡破裂 引起的局部压力可高达６ ０ ａ ９ＭＰ ，当这些气泡的破裂发生于邻近材料
表面 的地方时 ， 对材料表面 产生高度挤 压和连续不 断的小撞击 ， 就 这 种 重复冲击趋 向于 引起材料 的疲 劳直至达 到疲劳极限 ，引起金属 层脱
维普资讯
阀门防汽蚀新 型结构
中核苏阀科技实 业股份有限公司核 电部副主
一 刖 昌
在高压差工况下 ，当液态介质通过阀门时，入 口 压力ｐ在阀芯节 流部位的压力降低到液体的饱和蒸汽压加 以下直至 ， 部分液体会 变成气体，在液体中形成一个个的气体空腔，然后压力又恢复到液体
Ｐ： ． ＭＰ ，出口压力ｐ： ． ａ Ｊ１１ ａ ７ ２０ ＭＰ ，流量Ｑ ｌＯ ， ５ ＝ Ｏｍ ／ ｈ
图７节流小 孔
温 度 Ｔ ８ ℃ ，饱和 蒸汽 压ｐ： ，４ ＭＰ ，临界 压 力 ＝０ ００ ７ ａ Ｐ＝２１ ａ 。２ ． ＭＰ ，压差 Ａ ＝ ． ＭＰ ，选 用某普通Ｄ ６ 阀 ｐＯ ７ ａ ６ Ｎ５
《2024年高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》范文
《高压共轨系统高压管路压力波动特性仿真研究及结构优化》篇一一、引言随着现代柴油机技术的不断进步，高压共轨系统作为其核心部件之一，在发动机性能优化和燃油消耗率降低方面扮演着重要角色。
高压管路作为共轨系统的重要组成部分，其压力波动特性直接影响到整个系统的稳定性和性能。
因此，对高压管路压力波动特性的仿真研究及结构优化具有重要的工程实践意义。
本文旨在通过仿真分析，研究高压共轨系统高压管路的压力波动特性，并对其结构进行优化设计。
二、仿真模型建立1. 模型假设与简化为了方便仿真分析，我们假设管路系统为刚性，忽略管路内部的流体温度变化对压力的影响，并假设系统内流体的物理性质保持不变。
2. 仿真软件选择本研究采用ANSYS Workbench等仿真软件进行建模和仿真分析。
3. 模型构建根据高压共轨系统的实际结构和工作原理，建立三维仿真模型。
模型包括高压管路、喷油器、共轨管等主要部件。
三、压力波动特性仿真分析1. 边界条件设定设定仿真过程中的边界条件，包括管路进出口的压力、流量等参数。
2. 仿真过程及结果通过仿真软件进行仿真分析，得到高压管路在不同工况下的压力波动数据。
通过对这些数据的分析，我们可以得到压力波动的规律和特点。
3. 结果分析通过对仿真结果的分析，我们发现高压管路的压力波动主要受到发动机转速、喷油器的工作状态等因素的影响。
在高速和大负荷工况下，压力波动较为明显。
四、结构优化设计1. 问题诊断根据仿真分析结果，我们发现高压管路在某些工况下存在压力波动过大的问题，这可能导致系统的不稳定和性能下降。
因此，我们需要对管路结构进行优化设计。
2. 优化方案针对存在的问题，我们提出以下优化方案：（1）改进管路布局：优化管路的弯曲和连接方式，减少压力波动。
（2）增加减震装置：在管路的关键部位增加减震装置，如减震支架等。
（3）优化材料选择：选择具有更好耐压性能和抗振性能的材料。
3. 优化后仿真分析对优化后的结构进行仿真分析，验证其是否能够有效降低压力波动。
高压调节阀在设计中常被忽视的汽蚀问题探讨
１ 前 言
视 的 汽蚀 问题 的形 成 机 理 ， 合 实 际剖 析 了 国产 结 阀门 的结构 特 点 ， 出 了对策 。 提
高压 调 节 阀在 高压 管路 系 统 中起 着控 制 介 质 流量、 稳定 生 产 过 程 、 化 控 制 状 态 的作 用 ， 泛 ２ 国产 高压 调 节 阀技术 现状 优 广 运用 于热 力 和化 工 系 统 领 域 ， 电厂 的 高压 系统 在 中有 时被 当作 截止 阀来使 用 ， 连续 排 污 阀 、 如 最小 ２ １ 闪 蒸 和 汽 蚀 形 成 机 理 ． 流量 阀等 ， 其过 程控 制 的精确 性 、 有效 性 和 稳定 性
Ｓｔ ｙ ｏ ｔ ｏ ｅ ｆｔ ｇ ｕｄ ｎ ｈｅ Ｐｒ ｂｌｍ ｏ ｈｅ Ｉ ｎｏｒ ｄ ｖｉａ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｄｅ ｉｎｉ ｆｔ ｇｕ ａ ｏ ｌ ｅ ｅ Ｃａ ｔ ｔｏｎ ｉ ｈ ｓｇ ｎｇ ｏ ｈｅ Ｒｅ ｌ ｔ ｒ Ｖａ ｖ
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２０ 第 ３ ０８年 ６卷第 １ 期 １
文章编号 ： １０ －－ ２ （０ ８ １—０ ４ —０ ０ ５－ ３ ９ ２０ ）０ ０ １ ３ － － ０
流
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机
械
４ １
高压调 节阀在设 计中常被 忽视 的汽蚀 问题探讨
孙
（． １无锡科技 职业 学院 ， 江苏无锡
坚 张 勇巍 ，
１０ ６ ） ５ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｐ ｉｃ ｐｅ ｏ ｅ ｃ ｖｔｔ ｎ ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ，ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｆｃ ｍｍｏ ｇ ｏｅ ａ ｉ ｔ ｎ ｆｏ ｒｕ ｉ ｅ ｓｒ ｃ ： ｏ ｓｄ ｒｎ ｈ ｒ ｃ ｓ ｒｎ ｉ ｌ ｆｔ ａ ｉ ｉ ｅ ｅ ａｉ ｈ ａｏ ｏ ｃ ａ ｉ ｓｏ ｏ ｎ ｉｎ ｒ ｄ ｃ ｖｔ ｉ ｒ ｍ ｏ ｔ ａｏ ｎ ｗｏ ｋ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ，ｂ ｎ ｌｚｎ ｈ ｉ ａｉ ｎ ｌ ｏｕ ｉｎ ｉ ｈ ｅ ｉｎ ｎ ｆｔ ｅ ａ ｔ—ａ ｉ ｔ ｎ ｒ ｇ ｌｔｒ ｖ ｖ ．Ｔ ｅ ｓ ｌｔ ｎ ｉ ｒ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｙ ａ ａｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｍａｎ ｎ ｔ ａ ｌｔ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓ ｉｇ ｏ ｎ ｉ ｖｔ ｉ ｅ ｕ ａｏ ａ ｅ ｈ ｏｕ ｉ ｓ ｏ ｓ ｏ ｇ ｈ ｃ ａｏ ｌ ｏ ｇ ｖ ｎ ｂ ｉｓ ｃｉ ｇ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｏ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ａ ｖ ｓ ｉｅ ｙ ｄ ｓｅ ｔ ｈ ｔ ｔ ｒ ｈ ｒ ｃｅ ｆｔ ｏ ｓｉ ｖ ｌ ｅ ． ｎ ｕ ｈ ｃ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｇ ｌ ｔｒｖ ｌｅ ｃ ｖ ｔｔ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅ ｕ ａｏ ａｖ ； ａ ｉ ｉ ｏ ｄｔ ｎ；ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｓ ｌ ｔ ｎ ａｏ ｉ ｒｔ ｃｉ ； ｏｕ ｉ ｏ ｏ
高压阀门试验工装的结构改进
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
高压阀门试验工装的结构改进
分析了高压阀门强度和密封性能试验用工装存在的问题，介绍了利用O 形圈密封原理设计的新型试验工装的结构特点、工作原理和使用性能。
1、概述高压阀门出厂前必须进行强度试验和密封性能试验。
试验工装的频繁使用和试验介质压力高，导致工装连接件容易出现变形和划伤等损坏情况，造成试验压力不稳定，产品不能正常保压，导致试验失败，试验成本上升和人力及物力的浪费。
根据试验需要，设计了一种方便拆装，密封性能稳定，维护成本低的工装。
2、问题分析 2.1、结构
阀门的进出口端与试压接头的密封结构是常用的圆锥面与球面接触(试验过程中，口径小于10mm 的阀门使用接头容易形成密封，拆装使用次数较多，但是阀门口径15mm 时，密封效果较差。
口径32mm 的阀门，在试验压力达到35MPa 时，密封效果最差，新的接头使用几次，密封面处就出现泄露，必须更换接头，重新试验。
假如随意加大作用在外套螺母上的拧紧力，外套螺母和阀体的螺纹很容易出现变形，严重时还会出现螺纹卡住现象，使阀体报废。
阀体材料是不锈钢2Cr13 或1Cr18Ni9Ti，材料和加工成本较高。
2.2、材料
接头和阀体的接触面在拧紧力的作用下，都会产生变形，为了减少阀体
接触面的变形，接头材料的硬度不能超过阀体。
接头材料不一样，使用的效果也不同。
(1) 不锈钢
不锈钢接头材料通常为1Cr18Ni9Ti 或0Cr18Ni9，其硬度接近阀体。
试。
高压气动电磁阀方案改进及仿真分析
模型，由于气体压力较高，过流孔径较小，流速必然会相当 大，因此模型的流动状态为湍流，采用湍流 k-ε 模型，入口 为压力边界条件 35 MPa，出口压力设置为 0，采用 simple 算法，迭代步数设置为 5 000。计算动衔铁前后的压力，前 端平均压力为 615 076 Pa，后端平均压力为 95 772 Pa，因 此压差为 5.193 kPa。动衔铁面积为 1 131 mm2，压差在动 衔铁上产生的力为 56.59 N，其产生的压差力大于弹簧力， 因此原始模型在此设计结构中电磁阀不能正常关闭，现在 对原始结构设计进行改进优化使压力损失降低，压差变小。 由于其他结构及空间限制，只能将动衔铁模型进行改进。
的槽，减小流速。
提取修改后各模型的流体域，如图 2（a）所示，3 种
模型按照 2.2 节中的设置进行仿真计算，得到各方案下的
压力分布云图如图 2（b）所示。
图 2 中可以看出动衔铁前后两端的压力损失在逐渐减
பைடு நூலகம்
小，方案 1、2 气体进入衔铁后压力分布梯度较大，由于气
体流速较大故损失相比较方案 3 大。方案 3 中动衔铁前后
２．２ 静强度校核结果
中的可能性较大，对衔铁进行静强度校核计算，采用流固
耦合的方法，将方案 3 中流体计算结果作为输入载荷加
载在动衔铁上，并在衔铁底部固定约束，同时施加弹簧
力。通过仿真分析并提取动衔铁的最大当量应力为 44.36
MPa，出现位置在动衔铁侧边开凹槽处。应用仿真计算结
果进行强度校核，动衔铁采用材料为 AMS5630，屈服强
流体流动时如果流动的方向或流过的截面的几何形状 发生改变，流体将会产生，撞击进而使流体内部的流速结 构进行再分配，在此过程中因质点的动量转换及旋涡区的 内摩擦阻力在该局部造成能力损失，称为局部压力损失。其 局部损失计算公式如公式（2）所示 ：
调节阀闪蒸和气蚀现象及其解决办法
调节阀闪蒸和气蚀现象的危害及其对策1．闪蒸和气蚀现象的产生原因及其危害在调节阀液体工况条件下，按流动工况判别式，如果阀门的实际压差P1-P2≥F L2（P1-F F P V）时，就会产生阻塞流。
阻塞流是当阀门内的静态压力降至液体的饱和蒸汽压时由于液体的汽化引起的，阻塞流的产生必然产生闪蒸和气蚀现象。
1.1 闪蒸：当液体流体通过节流缩径处时，流束会变细或收缩，流速会增加，压力会下降。
通过节流处后，随着阀腔增大，流速会下降，压力会增加，但不会恢复到阀前压力，实际压差△P就是节流时损失的能量。
节流缩径处的压力降到液体的饱和蒸汽压，气泡就会在流束中形成，如果阀后压力仍低于液体的饱和蒸汽压，气泡将保持在阀后，这种现象就叫“闪蒸”。
闪蒸会对阀门的阀芯产生严重的冲刷破坏，使阀芯和阀座接触处及附近像被平滑地磨掉一层一样，阀门的关闭性能随之严重降低，因达不到系统要求而损坏报废。
1.2 气蚀：在阻塞流条件下，如果阀后压力恢复到高于液体的饱和蒸汽,气泡就会破裂或爆炸，这种现象就叫气蚀。
气蚀产生的蒸汽气泡破裂、爆炸现象释放出很大的能量，并产生噪声。
当气泡在节流件附近破裂、爆炸时，会使节流件产生粗糙的的破坏表面，并有可能在阀后一段距离内使下游管道遭受同样的破坏。
2. 闪蒸和气蚀的预防对策闪蒸和气蚀现象的产生是由于系统工况而不是阀门引起的，因此，解决闪蒸和气蚀的办法不单是阀门制造商的事情。
阀门制造商所能做的就是：增加阀门抵抗闪蒸和气蚀破坏的能力，包括阀型的选择和阀内件材料的选择、处理。
2.1 闪蒸工况下的阀门选择a. 选择角形阀、偏心旋转阀、V形球阀等流通性好、流阻小的阀门；b. 扩大节流缩径后的阀后容腔，降低流速，也即降低冲刷速度和冲刷能量；c. 选择尽可能硬度高、耐磨损的阀芯阀座材料，包括硬化处理。
2.2 气蚀工况下的阀门选择及防止气蚀的工艺措施a. 选择多级压降结构的阀门或串联阀门（相当于多级压降），使每一级阀后压降变小，确保其节流缩径处的压力都不低于液体的饱和蒸汽压，从而不会产生形成气蚀的气泡。
高压气动比例减压阀设计与仿真
高压气动比例减压阀设计与仿真文章分析了高压气动比例减压阀，该阀由比例电磁铁控制的二位三通型滑阀式先导阀和活塞提升式主阀组成，经由传感器和控制器等组合得到闭环电体系，其活动压力最大是31.5MPa。
虽说它有非常少的先导耗气，不过却可以确保压力调整能够非常的安稳，而且保证了速率，避免了渗漏对其带来的负面效益，防止了疑结冰问题的出现。
文章分析了它的活动原理并且阐述了它的特征，利用AMESim建立了考虑负载流量波动的仿真模型。
标签：减压阀；高压气动；环形间隙；先导阀引言它作为高压气动体系的重要构成要素，在航天等行业中有着非常广泛的应用。
现在的手动控制已经发展的非常优秀了。
对于高压电气相关的减压内容，我们也知道很多，如贾光政等提出的开关容积减压系统，它可以带来非常高的能量的使用性特征，不过它的压力并不是非常大，而且精确性不好；陈奕泽等提出了一种电反馈式高压气动比例减压阀，输出压力在8-25 MPa可控，不过这个阀门在活动的时候一直具有先导气流，所以它不适合用到不具有流量使用的保压等的模式之中，同时持续活动会使得结冰等现象出现。
皮阳军等提出了一种开关先导型高压气动减压阀，通过两种阀门来掌控腔体自身的压力，此时该压力可以高达35 MPa，不过由于阀门的反应速率存在问题，所以其速率较低。
对于高压气动行业来讲，它对于那些活动较为稳定，同时反应速率非常迅猛的阀有着非常大的需求量，文章在分析了之前的减压阀的前提下，论述了一种二位三通型滑阀式先导阀加活塞提升式主阀的高压气动比例减压阀，能够对压力高速的调节，而且调压腔和排气腔之间是不能够有效的连接到一起的，当活动稳定的时候，只有非常少的气体进入到空气之中。
所以这个阀能够用到不仅具有流量的场所之中，还能够避免结冰问题出现，能够保证活动持续开展。
1 关于其构造和活动原理的论述其构造如图1所示。
由活塞提升式主阀以及二位三通型滑阀式先导阀组成。
主阀由主阀体、主阀芯组件、主阀弹簧以及密封元件等组成，主阀芯组件上镶嵌的聚四氟乙烯环与主阀体上的凸台构成软硬配合实现密封；进气腔i与气源相连，排气腔o与负载相连，主阀阀芯上开有小孔连通o腔与平衡腔b，调压腔r与先导阀相通。
气动疏水阀冲蚀工况数值模拟及结构优化
文章编号：1005 -0329(2017)02 -0032 -06气动疏水阀冲蚀工况数值模拟及结构优化徐亮亮，王正东，于新海，曾聪(华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室，上海200237)摘要：采用Eulerian-Lagrangian多相流模型对Y型气动疏水阀的内部流场进行了模拟分析。
通过将模拟结果与现场 运行的阀门的实际状况进行对比验证了模拟的准确性。
研究发现阀门密封处液滴速度大于破坏阈值速度，此处冲蚀损 伤严重。
为减低阀门冲蚀损伤，提出通过阀内流体中液滴对撞来降低液滴速度方法。
基于此思想,在疏水阀密封封面前 加装节流套装置。
发现液滴速度下降了 52%，冲蚀损伤大幅下降且位置远离密封面，但质量流量下降到无节流装置的 56.5%。
为了提高质量流量，进而提出采用循环对流式迷宫式盘片组件作为阀芯的设计。
模拟计算发现阀门液滴最大 速度为78.6 m/s，仅为无盘片阀门的46% ,同时的质量流量为未加盘片阀门的78. 2%。
采用循环对流式迷宫式盘片组 件作为阀芯的疏水阀适用于冲蚀严重的工况。
关键词：疏水阀;CFD;冲蚀;数值模拟中图分类号：TH138.52 文献标志码：A doi：10. 3969/j.issn.1005 -0329. 2017.02.007 Numerical Simulation on Erosion of Pneumatic Drain Valve and optimization on structureXU Liang-liang,W AN G Zheng-dong,YU Xin-h ai,Z E N G Cong(Key Laboratory of Pressure Systems and Safety,Ministry of Education,East China Universityof Science and Technology,Shanghai200237, China)Abstract：In this paper,numerical simulations on Y type pneumatic drain valve were carried out using Eulerian-Lagrangian model. The simulation results were verified by the experimental ones. It was found that the droplet velocity close to the sealing surface exceeds the threshold values,resulting in serious erosion. To lower down the extent of erosion,a method that a collision of dropletscauses a decrease in droplet velocity was proposed. In this way,a throttling unit was assembled inside the Y type pneumatic drainvalve and its performance was simulated. The results showed that the maximum droplet velocity decreases by 52% and therefore the erosion is alleviated significantly. However,the flowrate declines up to 56.5%of the valve without the throttling unit. To increase the flowrate,a throttling unit with several plates featuring maze-like channel on the plates was proposed as the vale disk. The simulation results showed that the maximum droplet velocity is 78. 6 m/s,46%of the value for the valve without the throttling unit. The flowrate can achieve 78.2%of the value for the valve without the throttling unit. It can be concluded that the Y type pneumatic drainvalve with a disk that features maze-like channel on the plates is applicable to serious erosion operating conditions.Key words：drain valve；CFD；erosion；numerical simulationi前言对于火电机组启停过程中，高温蒸汽与主蒸 汽金属管壁接触时，凝结产生的水需及时排出，否 则将引起冲蚀破坏[1]。
高压差调节阀结构改进
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
高压差调节阀结构改进
论述了70MPa 高压差调节阀的使用要求和结构特点。
通过CFdesign 软件对其介质流场进行分析，得到了介质流通过程中压降的分布情况，为其阀
体的结构优化和避免空化、气蚀现象的产生提供了科学的理论依据。
1、概述
压裂工具动态模拟试验装置提供一种模拟压裂真实状态的实验环境，用
于水平井压裂技术研发中的单项工具实验和成品压裂完井工具进入现场前的评
价实验，如携砂压裂液对压裂工具的冲蚀实验、压裂喷口及射孔喷嘴结构优化
实验和真实压裂环境( 高压、大排量、携砂) 条件下工具的可靠性实验及破坏性实验等。
模拟试验装置中高压节流调节阀用于调整系统内部压力，其内部机构
采用耐冲蚀设计，节流压差最大70MPa，压力自动连续调整。
2、参数
额定实验压力70MPa
流量调节范围0 ～3m3 /min
口径78mm( 31 /16 in. )
执行机构电动
连接形式RTJ 环连接
3、结构
高压差调节阀( 4.1、提出问题
高压差调节阀在使用过程中，由于介质的压差很高，很容易产生空化和
气蚀，对阀门的使用寿命造成很大的影响。
同时，介质的高速冲刷也会对阀门
产生极大的震动和噪音。
因此，通过CFdesign 软件对介质的流场分析，可以知。
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液压与气动
2019 年第 3 期
doi ∶10． 11832 / j． issn． 1000－4858． 2019． 03． 020
高压调节阀结构改进与汽蚀仿真
彭 健，何世权
（ 南京工业大学 机械与动力工程学院，江苏 南京 211816）
收稿日期： 2018-07-12 作者简介： 彭健（ 1994—） ，男，安徽安庆人，硕士，主要从事特 种阀门的研究工作。
2019 年第 3 期
液压与气动
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道内介质的压力、速度、液相分率和磨损率等参数的分
引言
目前，高压调节阀在国内的使用越来越广泛，促使 国内外厂家在材质和结构上作了大量探索，常用的抗 汽蚀结构有： 多层套筒型结构［1］、迷宫型结构［2－5］、串 联型结构［6］。针对阀门的汽蚀问题，国内外学者做了 大量的研 究 工 作。 刘 芳［7］ 分 析 管 路 中 控 制 阀 可 能 出
现的闪蒸和空化的原因并阐述了闪蒸和空化造成的危 害，同时分析了产生阻塞流的原因。邢辉［8］分析比较 国内外防止汽蚀失效的现有技术，结合调节阀的实际 状况，提 出 管 路 压 降 优 化 设 计 的 方 案 设 想。 FRANZONI F［9］耦合了湍流模型和空化模型，对调节 阀进行了数值模拟，获得了阀门内的压力场和速度场
构，以达 到 阀 芯 利 用 率 和 阀 门 使 用 寿 命 最 大 化 的
目的。
1 汽蚀产生机理
1． 1 汽蚀产生原因
流体在流经阀门节流孔的缩流截面时，流速增大，
压力下降，如图 1 所示，p1 为阀门入口压力，pvc 为阀门 缩流截面处的压力，pv 为液体饱和蒸汽压。当静压小 于液体饱和蒸汽压时，液体汽化，这一现象称为闪蒸。 流体流过节流孔后，流速下降，压力恢复，若此时阀门 出口压力 p2 仍小于饱和蒸汽压，则阀门仅有闪蒸工 况； 若压力恢复到大于液体饱和蒸汽压时，闪蒸产生的 气泡破裂变为液体状态。此时气泡破裂释放的能量会
并重点观察了阀芯型线对空化和汽蚀的影响，为阀芯 的优化设计提 供 了 参 考。 金 浩 哲［10］ 基 于 液 控 调 节 阀 的研究表明，当入口处的压力增大时，会导致节流孔处 的流体流速加快，当压力增大到临界值，会导致阀芯顶 部产生空化区。AN Y J 等［11］利用 CFD-ACE 代码对 高压降控制阀进行了数值仿真，研究和分析控制阀的 流动特性，针对分析结果开发了 LNG 海洋系统中使用 的抗汽蚀控制 阀。 干 瑞 彬［12］ 研 究 调 节 阀 空 化 场 中 流
布，运用数值模拟方式分析阀门失效原因。 目前，国内 外 对 高 压 调 节 阀 的 结 构 改 进 以 及 汽
蚀具体情况的研究并不多。本研究运用 Fluent 对改 进前后的高 压 调 节 阀 汽 蚀 情 况 进 行 模 拟 仿 真，探 讨 化 阀 芯 结
摘 要： 针对高压调节阀使用寿命偏低的问题，以串联型的多级降压结构为基础，提出一种优化的高压 差调节阀结构。采用 ANSYS Fluent 对阀门内部的汽蚀现象进行仿真研究，得出静压、速度、气相体积分数等 一系列数据，并讨论多级降压结构对阀门性能的影响。结果表明： 阀门处于小开度下，容易产生汽蚀，汽蚀部 位主要位于节流孔的阀芯与阀座处； 相同工况下，优化后的调节阀能够有效抵抗气蚀，从而提高阀门的使用 寿命。
关键词： 调节阀； 多级降压； Fluent； 汽蚀； 结构优化 中图分类号： TH137 文献标志码： B 文章编号： 1000-4858（ 2019） 03-0120-06
Structural Improvement and Cavitation Simulation of High Pressure Regulating Valve
PENG Jian，HE Shi-quan
（ School of Mechanical and Power Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing，Jiangsu 211816）
Abstract： In view of the fault of high pressure regulating valve with short lifespan，one optimized structure of high pressure regulator valve is proposed based on a series-connected multistage step-down structure． A series of data including static pressure，velocity and gas phase volume fraction are obtained by the software Fluent ANSYS to simulate the cavitation inside the valve． The effect of multistage depressurization on valve performance is also discussed． The results show that a valve is easy to generate cavitation when the valve is in a small opening，and the cavitation is mainly located in valve spool and seat of throttling hole； Under the same condition，the optimized regulating valve can effectively resist cavitation，thus improving the service life of the valve． Key words： regulating valve，multistage depressurization，Fluent，cavitation，optimizing structure