<track id="tnxhf"><font id="tnxhf"><address id="tnxhf"></address></font></track>

      迷宮式多級降壓籠式閥的設計及應用

      文 李艷榮 劉素艷

      在過程控制系統中,有許多在高壓、高壓差條件下工作的控制閥,在這種條件下,當介質是液體時,用普通控制閥很容易產生氣蝕現象,導致閥內件迅速損壞,當介質是氣體時,用普通控制閥很容易產生流速過高、振動、高級別噪聲等問題,進而使現場使用的控制閥失效或產生事故?;谝陨蠁栴},各個國內、外控制閥生產廠家都紛紛推出了各種不同結構的防氣蝕和低噪聲控制閥,以適應現場嚴酷工況的要求,在本文中我主要介紹一下其中的一種結構形式,即迷宮式多級降壓控制閥。

      迷宮式多級降壓控制閥是目前最新一代,具有較高技術含量的控制閥,閥內件具有先進的迷宮式降壓結構。它能夠通過獨特的多級降壓方式很好地控制介質的流速和壓降,并能夠將流速及壓降控制在允許的范圍內,從而使控制閥在沒有氣蝕和噪聲的情況下可靠地運行,延長控制閥的使用壽命。通過對多級降壓控制閥閥內件的特殊結構設計,成功解決了高壓差、高流速的難題(例如氣蝕、噪聲、振動、沖刷等)??梢詮V泛應用于電廠、石油、化工、天然氣及某些運行條件極其苛刻的場合,滿足對液體、蒸汽和氣體工況的特殊要求。

      圖1   常用環形盤片結構

      如圖1所示,迷宮式多級降壓控制閥的設計原理是把許多環形盤片堆疊起來,形成了通過控制閥的節流通道,并用電腐蝕、激光(線)切割或鑄造等方式使環形盤片構成流體通路,流路是曲折的,迫使流體節流并使其通過曲折變化的流道,而流體在每通過一個彎角就起到一級降壓的目的。在這個過程中,消耗了流體的動能,降低了流體流速,達到多級降壓的效果。其設計原理見圖2、圖3

      圖2 普通閥內件控制閥降壓原理圖

      圖3  迷宮式多級降壓閥內件降壓原理圖

      由圖2可以看出,當閥前、后壓差比較大時,用普通閥內件的控制閥,液體在流經最小截面處時,此處的壓力已經低于液體的閃蒸點,會產生氣蝕現象,而此時流速也出現最大值;當氣體或蒸汽流經最小截面處時,會出現很高的流速,而且已經超過震動、沖刷、噪音的臨界點,從而使控制閥在使用過程中產生振動和高級別噪聲。由圖3可以看出當采用迷宮式多級降壓閥內件的控制閥,在同樣的工況條件下,對于介質為液體時,能夠使閥前壓力P1經過多次降壓后,使壓力逐漸降到閥后壓力P2,又保證每一級降壓后的壓力都高于液體的飽和蒸汽壓,不會產生氣蝕和閃蒸現象;對于介質為氣體時,通過在流動過程中產生的摩擦損失,不斷的降低流速,而且又保證每一級的流速值都低于振動、沖刷、噪音的臨界點,避免流體由于流速過高對閥內件進行破壞和產生高級別噪聲,這種曲折通道的設計方法最大可降低噪聲30dBA。

      圖4  常用迷宮式多級降壓環形盤片流向示意圖

       

      圖5   迷宮式多級降壓籠式閥裝配圖

       

      迷宮式多級降壓控制閥(見圖4、圖5)中常用的降壓環形盤片的曲折通道,在設計時一般采用由內到外流通面積逐漸增加的方法,因此對于氣體介質由內向外流出時,通過多次對流膨脹,使流體的流速降低,降低噪聲的強度,減少流體對閥內件的沖蝕。對于液體介質由外向內流入時,經過每一級的降壓,使各個彎角入口壓力都不超過介質的閃蒸點,而且當閥芯離開閥座時,液體就從許多開啟的小孔噴出,每一個孔都向中心噴射,并與徑向相反的噴射流互相碰撞,降低流體流速,避免閃蒸、氣蝕的發生,同時減少噪聲來源。

      由于迷宮式多級降壓籠式閥在現場應用中越來越廣泛,我們天津精通控制儀表技術有限公司也推出了GTM/GDM型G系列迷宮式多級降壓籠式閥,其中所涉及的關鍵件是迷宮式多級降壓閥籠,如圖6所示G系列迷宮式多級降壓閥籠是采用多片迷宮式環形盤片疊加而成的,其中迷宮式環形盤片的流道是根據降壓級數確定的,設計成具有不同數量的轉角和擴張流道的溝槽,下面以GTM-600RF  DN150 迷宮式6級降壓籠式閥的設計過程為例,將閥前壓力設為10MPa,閥后壓力設為1MPa,利用FLOWWORKS仿真模擬出壓力、流速分布圖,并通過FLOWWORKS仿真模擬計算出流通能力Cv值,來分析一下此種結構的可行性。

      圖6   G系列迷宮式環形盤片及迷宮式閥籠組裝圖

      圖7  迷宮式環形盤片液體降壓模擬示意圖          圖8  迷宮式環形盤片氣體流速模擬示意圖

       

      由圖6可以看出,我們公司設計的G系列迷宮式環形盤片的流路是由多個90°直角轉彎構成,由內到外流通面積逐漸增大,并且將此種流路分布在整個迷宮式環形盤片上,整個迷宮式閥籠中的迷宮式環形盤片的流路都是相同的。從圖7的壓力分布圖的顏色變化可以看出當液體流經G系列迷宮式環形盤片后,閥前壓力在經過每個直角轉彎后逐漸降低,使下一級的入口壓力逐漸減小,直到降低到出口壓力值。從圖8的流速分布圖的顏色變化可以看出(與液體的流動方向相反)當氣體流經G系列迷宮式環形盤片后,通過不斷的直角轉彎,產生摩擦損失,降低流體流速,而且G系列迷宮式環形盤片的流路采用逐級流量面積增加的設計方法,為氣體提供逐漸增大的膨脹面積,能夠進一步使流體流速降低。

      下面我們對GTM-DN150迷宮式6級降壓籠式閥的流量特性情況進行分析,GTM-DN150迷宮式6級降壓籠式閥模擬Cv值與標準直線特性理論Cv值見表1,模擬Cv與標準直線特性理論Cv對比曲線圖見圖9

      表1  GTM-DN150迷宮式6級降壓籠式閥Cv值

             注:標準直線特性是指R=50時的標準直線流量特性

      圖9    模擬Cv與標準直線特性理論Cv對比圖

      由圖9可以看出G系列迷宮式多級降壓籠式閥能夠為用戶提供接近于R=50時的標準直線流量特性。

      在實際應用中,迷宮式多級降壓籠式閥在現場使用中確實能夠有效的消除流體高壓差所引起的破壞問題,因此采用逐級降壓、不斷改變流體流向來消耗能量的設計方法一直被廣泛采用,可以從控制閥本身結構來解決高壓差所引起的氣蝕、閃蒸、噪聲、振動等問題。我們在各個控制閥廠家的樣本上可以看到迷宮式環形盤片的設計方法也是多種多樣的,但其基本設計原理還是相同的。

       

      新聞資訊

      NEWS

      国产精品 欧美在线 另类小说_久久精品成人亚洲另类欧美_亚洲 国产 欧美 日韩 另类 综合_首页