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超(超)临界迷宫式调节阀结构安全性分析

稿件来源:机床与液压 Machine Tool & Hydraulics 2019年05期  作者:王宇峰 点击:4522次 发布时间:2019-11-8
 
【摘要】

针对超 ( 超) 临界迷宫式调节阀在使用中可能产生的结构安全性问题,通过 ANSYS 软件对阀门进行热力耦合 分析,揭示了阀门的温度分布以及阀门在热应力和介质压力共同作用下的应力分布情况。选取等效应力较大的阀体、碟片 组件以及阀座零件进行应力分析评价。分析结果表明: 与介质直接接触的腔面温度较高并向壁面厚度方向形成温度梯度, 阀门的边缘以及上方温度相对较低。应力强度评定结果显示除阀座以外其余各零件均符合使用规范且安全余量较大。


【正文试读】

 前言


 迷宫式调节阀广泛使用于超 ( 超) 临界火电机 组中,作为锅炉过程控制装备中最重要的元件之一, 其性能优劣直接影响整个锅炉系统的正常运行。尤其 随着火电机组主要参数的不断提升,对调节阀整体性 能的要求也越来越高,调节阀的发展也成为现代电力 工业进步的重要一环,对此国内外许多专家、学者以 及工程技术人员对调节阀进行了仔细长期的研究。庄 乾伟等[1]在汽轮机高压调节阀开度和燃料量基本不 变情况下,根据锅炉特性动态调整给水流量,实现主 汽温度平稳变化的主要目标,有效地提高高加跳闸后 机组的安全性。胡建等人[2]考虑了流体和固体间的双
向耦合,采用了计算流体力学及计算固体力学结合的 方式,研究其流固耦合特性,为实现高压差迷宫式调 节阀的精确调节提供仿真实验数据,同时有利于实现 更为精确的结构分析,对高压差迷宫式阀门的安全性 能提升提供了参考。 因此,调节阀在高温高压工况下的安全性是需要 着重考虑的地方。本文作者对调节阀在工况下的应力 分布情况进行校核和评价,为迷宫阀的设计及优化提 供参考,保证阀门安全稳定地运行[3-4]。


1 阀门结构与分析


本文作者所研究的某型号超 ( 超) 临界机组锅 炉主给水旁路迷宫式调节阀,主要由阀体、阀杆、阀盖、阀芯、阀座、迷宫碟片压套、迷宫碟片组件等零 件构成,结构如图 1 所示。工作时介质进入调节阀 后,分别从两个入口进入迷宫碟片组件经转折后节流 调压汇聚至同一出口。当需要调节阀门流量时,通过 控制阀杆带动阀瓣升降来改变迷宫碟片的流通面积, 从而达到控制管路流量及压力的目的。对阀门进行三维建模以及网格划分,并对阀座、 碟片组件等关键部分进行网格加密处理,得到网格数 为 98 864,节点数 45 794,网格质量参数在 0. 90 以 上。且经过网格无关性验证,增加此模型网格数量并 不会提高计算结果的精度,故网格划分是合理的。网 格划分如图 2 所示。


 
 
【关键词】: 超 ( 超) 临界; 迷宫式调节阀; 温度分析; 应力分析
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