多級套筒調(diào)節(jié)閥消聲減振元件設(shè)計(jì)研究

2013-09-23 王燕重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司

　　針對高壓差下調(diào)節(jié)閥內(nèi)的閃蒸空化引起的強(qiáng)振動和高噪聲問題，設(shè)計(jì)了一種消聲減振套筒，并對其級數(shù)、級間隙和孔徑大小進(jìn)行研究。首先從理論上確定套筒的級數(shù)和級間隙，然后建立三維模型，以連續(xù)性方程、三維雷諾平均N-S方程和基于各向同性渦粘性理論的k-ε方程組成調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流動數(shù)值模擬的控制方程組，采用結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相結(jié)合有限體積法對控制方程組進(jìn)行離散，應(yīng)用Fluent 對各參數(shù)套筒結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流動進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。結(jié)果表明，理論初步確定套筒級數(shù)的可行性；適當(dāng)增大級間間隙與減小孔徑大小，有利于高壓差節(jié)閥的消聲減振，為高壓差調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)提供參考。

1、前言

　　目前，隨著石油、化工、冶金、電力工業(yè)的迅速發(fā)展，工藝水平的日漸提高，對其流體的控制部件———調(diào)節(jié)閥的要求也越來越高。尤其在高壓差的條件下，普通的調(diào)節(jié)閥很難將閥前的高壓力下降到閥后所滿足的壓力，即使?jié)M足了所需的壓力降，也很難滿足調(diào)節(jié)閥的流量需求。此外，高速流體的直接沖刷，可壓縮流體產(chǎn)生的高噪聲，不可壓縮流體的閃蒸和空化引起的氣蝕、強(qiáng)振動及高噪聲，均對閥內(nèi)件造成巨大的破壞，嚴(yán)重影響調(diào)節(jié)閥的工作性能、使用壽命及閥連接管路系統(tǒng)的安全，構(gòu)成安全隱患。因此，了解調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流動特性和消聲減振是調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)與應(yīng)用中必須注重的問題。

　　多級降壓套筒調(diào)節(jié)閥采用多級套筒結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示。該調(diào)節(jié)閥中，流體通過多個節(jié)流截面，壓降被分?jǐn)偟揭贿B串的流通口上，也就是流體每過一個節(jié)流面遇到流動阻力分擔(dān)一部分壓差，降低了流體流速，對于可壓縮性流體可有效地降低噪聲，對于不可壓縮性流體可以防止閃蒸、空化，起到降低噪聲、減小振動的作用。因此，多級降壓套筒調(diào)節(jié)閥可滿足高溫、高壓差等非常苛刻工況下的流體控制，并可以確保精確控制及較長的工作壽命。

多級套筒式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理示意

圖1 多級套筒式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理示意

　　現(xiàn)有的調(diào)節(jié)閥消聲減振研究大都只是提出加多級套筒可以起到消聲減振作用，但對于多級套筒結(jié)構(gòu)的各參數(shù)的確定、各參數(shù)對閥內(nèi)部流場影響等未作詳細(xì)研究。因此本文在多級降壓理論的基礎(chǔ)上，確定多級套筒的級數(shù)，并通過理論與數(shù)值模擬相結(jié)合研究級數(shù)的確定，級間間隙、孔徑大小對調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流體流動特性的影響，為具有消聲減振且性能優(yōu)良的高壓差調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。