閥門是石油、化工、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的重要部件。閥門動(dòng)態(tài)特性研究對(duì)閥門設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、安裝維護(hù)、故障診斷具有重要意義。本文針對(duì)流致振動(dòng)和閥桿扭矩兩方面的閥門動(dòng)態(tài)問(wèn)題展開研究。分析了閥門振動(dòng)的機(jī)理,提出三種優(yōu)化方案并進(jìn)行分析;通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)和流場(chǎng)模擬相結(jié)合的方法,研究了球閥的扭矩特性。本文得出的主要結(jié)論有:(1)模態(tài)計(jì)算結(jié)果顯示,閥門管道系統(tǒng)前十階固有頻率在50Hz以內(nèi);管道流場(chǎng)模擬數(shù)據(jù)表明壓力脈動(dòng)最大位置在閥瓣周圍,小開度相對(duì)于與大開度有較強(qiáng)的脈動(dòng)壓力,閥門在小開度時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的渦,閥門振動(dòng)是由低頻率高幅值的流體壓力脈動(dòng)引起。(2)減振優(yōu)化前后對(duì)比結(jié)果顯示,改變約束可以提高管道系統(tǒng)的固有頻率,避開了脈動(dòng)壓力幅值最大的頻率區(qū)域,對(duì)流道進(jìn)行優(yōu)化和減小進(jìn)口流量可以降低流場(chǎng)的脈動(dòng)壓力。(3)基于Labview信號(hào)處理提取振動(dòng)信號(hào),該信號(hào)特征頻率與管道模態(tài)頻率具有較高的一致性。聲場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明,管道總體聲場(chǎng)分布特點(diǎn)為“低頻能量高,高頻能量低”。(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),球閥扭矩曲線具有兩端高中間低的特點(diǎn),開啟扭矩和關(guān)閉扭矩曲線存在差異。在介質(zhì)條件下,最大扭矩發(fā)生在閥門還未開啟的時(shí)。球閥流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明,球閥不同開度下的流致扭矩值不同。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH134
【部分圖文】：

命、增加維修維護(hù)成本，嚴(yán)重的管道振動(dòng)還會(huì)造成工廠停工，同時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲還會(huì)??影響人們生活。??本文以某煤化工廠的一段輸油管路為研究對(duì)象，如圖２．１所示是該管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示??意圖，１為管道進(jìn)口，進(jìn)口與泵相連；流體從入口?１進(jìn)入一段１２寸管道再經(jīng)過(guò)變徑管道??３進(jìn)入１８寸管道，之后經(jīng)過(guò)４止回閥，通過(guò)６截止閥到達(dá)該管道出口，出口?７與環(huán)形??回路相連。除了進(jìn)出口約束外，２位置是支撐約束，約束豎直方向的位移，５位置是彈??簧，彈簧剛度是６．０７ｅ６Ｎ／ｍ。該管路系統(tǒng)介質(zhì)為１２０°Ｃ的導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油密度為８０４ｋｇ／ｍ３，??粘度為〇．〇〇２４７Ｐａ＊ｓ。當(dāng)截止閥開高在３０ｍｍ?（２５％相對(duì)開度）附件時(shí)在截止閥部位發(fā)??生強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)閥門全開時(shí)（１２０ｍｍ開高）振動(dòng)幅值較小，截止閥振動(dòng)劇烈程蝶??衣與開度有關(guān)。??在截止閥位置發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)，截止閥法蘭螺栓松動(dòng)，管道出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，同時(shí)在??劇烈的振動(dòng)下閥門其他零部件也有損壞的風(fēng)險(xiǎn)，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備無(wú)法正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)。因此??為了探究振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理并尋找降低振動(dòng)的優(yōu)化方案

人?下部閩蓋??圖２．２截止閥三維結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?３－Ｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｕｔ－ｏｆｆ?ｖａｌｖｅ??采用自動(dòng)劃分方法對(duì)截止閥進(jìn)行網(wǎng)格劃分，利用ＡＮＳＹＳｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中的Ｍｏｄａｌ模??塊對(duì)截止閥本身固有特征頻率進(jìn)行計(jì)算。由于截止閥兩端管道通過(guò)法蘭與截止閥相連，??因此兩端施加固定約束邊界條件對(duì)閥模態(tài)進(jìn)行計(jì)算。邊界條件設(shè)置如圖２．３所示：??■■■■■■■??｛ＸＩ?Ｆｉｘ？ｄ?Ｓａｐｐｏｒｔ?????困?一一??玷：〗、＿壓＾議?§??圖２．３截止閥模態(tài)計(jì)算??Ｆｉｇ．?２．３?Ｍｏｄａｌ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｕｔ－ｏｆｆ?ｖａｌｖｅ??如圖２．４所示，是截止閥在２５％相對(duì)開度條件下計(jì)算的前１０階固有其頻率。如圖??２．５所示是截止閥前４階振型示意圖。從圖２．４中可以看出，截止閥結(jié)構(gòu)第１階固有頻率??為２４．８Ｈｚ，第２階固有頻率為２７．３Ｈｚ，第３階為８６Ｈｚ，第４階到第１０階大于１００Ｈｚ。??從振型圖圖２．５上看，１階２階固有模態(tài)振型振動(dòng)最劇烈位置是在閥門執(zhí)行器處，振型??是在安裝平面內(nèi)平行與水平面和垂直于水平面方向的振動(dòng)，３階４階振型振動(dòng)最大位置??

（ａ）ｔｈｉｒｄ?ｍｏｄａｌ?ｓｈａｐｅ?（ａ）ｆｏｕｒｔｈ?ｍｏｄａｌ?ｓｈａｐｅ??圖２．５截止閥前４階振型??Ｆｉｇ．?２．５?Ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?４?ｏｒｄｅｒ?ｍｏｄｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｕｔ－ｏｆｆ?ｖａｌｖｅ??２．３．２管道系統(tǒng)模態(tài)計(jì)算及結(jié)果分析??管道系統(tǒng)模型如圖２．６所示，在４部位是一個(gè)止回閥，為了方便計(jì)算研究在此位置??用相同質(zhì)量的質(zhì)量塊代替止回閥，止回閥質(zhì)量為１．Ｉｔ。按照實(shí)際管道所受約束確定其計(jì)??算時(shí)約束情況：１位置和泵相連施加固定約束；２位置約束垂直與地面方向位移；５位置??添加彈簧，彈簧剛度為６．０７ｅ６Ｎ／ｍ；７位置和總系統(tǒng)回路相連，施加固定約束，模態(tài)計(jì)算??約束情況與實(shí)際管道系統(tǒng)所受約束對(duì)照如圖２．６所示：??對(duì)管道系統(tǒng)整體進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分，為了保證效率同時(shí)不降低精度進(jìn)行計(jì)算，因此??依次劃分?jǐn)?shù)量從３萬(wàn)到２０萬(wàn)的網(wǎng)格，研究網(wǎng)格數(shù)量對(duì)計(jì)算精度影響。如圖２．８所示是隨??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2836702