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德國FESTO電磁閥的通流與損失特性
點(diǎn)擊次數(shù)：107 發(fā)布時間：2016-12-26
德國FESTO電磁閥的通流與損失特性
德國FESTO電磁閥腔結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性特征，本文使用分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，由于閥門結(jié)構(gòu)具有對稱性，在計算的過程中計算一半即可得出準(zhǔn)確結(jié)論。 在保證通流性的前提下，不斷降低在閥門內(nèi)部氣流的流動損失，使機(jī)組的熱效率不斷提高，在出口壓力條件相同的情況下，流量通過的越多，德國FESTO電磁閥的出口壓力水平越高，在德國FESTO電磁閥額定工況下，相對升程保持在百分之三十以下，針對降低氣流損失的角度，為了保證整個機(jī)組在額定工況中的正常運(yùn)行，應(yīng)該保證相對升程在百分之四十以上。調(diào)節(jié)閥內(nèi)部通道形狀十分復(fù)雜，為雙喉噴灌，*喉部的通流面積不斷變化，第二喉部的通流面積不變，在中小升程的時候，環(huán)形通道喉部位置是調(diào)節(jié)閥流場面積zui小的部分，但是伴隨升程的增加，環(huán)形通道的喉部面積增加，會對整個閥座喉部的通流水平造成影響。
德國FESTO電磁閥流道結(jié)構(gòu)主要分為以下幾個部分：閥腔、閥碟和閥座等，氣流在三個部分流動的時候，具有不同的流動特點(diǎn)，在進(jìn)入調(diào)節(jié)閥腔中較大空間的時候，氣流的流動參數(shù)變化很小，例如靜壓的變化等，但是在氣流進(jìn)入環(huán)形通道后，在很短的行程中，蒸汽會產(chǎn)生劇烈的膨脹，靜壓水平會快速減少，在中小升程之中，氣流向閥座擴(kuò)壓段流入，靜壓水平會不斷提高直到出口位置。環(huán)形通道進(jìn)口到閥座喉部的區(qū)域，是流場中具有zui大流動損失的地區(qū)，閥腔和閥座擴(kuò)壓段，氣流的總壓損失降低，在小升程的時候，閥門流場的損失系數(shù)很大，尤其在p1和p0的比值小于0.8的時候，此區(qū)域的損失為總損失的百分之80，在p1和p0的比值小于0.7的時候，在環(huán)形通道尾端會形成激波，能量損失十分巨大。
德國FESTO電磁閥通流和損失特性改善措施
應(yīng)該提高德國FESTO電磁閥在額定工況下相對升程的zui大值，有助于顯著增加流動效率，在調(diào)節(jié)閥全開的時候，將相對升程保持在百分之四十以上，例如，如果壓比是0.98，相對升程能夠從31.2%提高到54.2%，總壓損失系數(shù)能夠從1.896降低到0.873，下降幅度保持在51%。 閥碟下部的空穴區(qū)會對通流面積產(chǎn)生影響，使有效通流面積不斷下降，影響實際通流水平。閥門流場內(nèi)部接近閥碟的部門是氣動損失zui大的地區(qū)，占整個損失的67%左右，小升程的時候，達(dá)到了82%以上，在小升程的時候，如果進(jìn)出口的壓比小于0.8，在環(huán)形通道的尾部會產(chǎn)生激波，帶來十分嚴(yán)重的總壓損失。
一、主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
1）德國FESTO電磁閥的閥門流道設(shè)計氣力輸送是利用氣流在管道中輸送物料的一種方法，利用具有一定壓力和一定速度的氣流，來輸送粉體物料，粉煤灰氣力輸送屬于氣固兩相流動范疇。粉煤灰氣固兩相流會對輸送管道設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損作用，磨損較大的地方多在一些流道復(fù)雜且突然改變方向的地方。本項目研究階段，首先采用數(shù)學(xué)建模方法，對不同流道和尺寸的閥門，其內(nèi)部氣固二相流動的流動狀態(tài)和對閥體的磨損情況進(jìn)行定量評估，進(jìn)而運(yùn)用數(shù)值計算的手段，研究氣力輸送系統(tǒng)中閥內(nèi)的流場分布規(guī)律和顆粒運(yùn)動軌跡，模擬閥門附近處的氣固兩相流動及閥門位置在不同流道和尺寸下的磨損情況，從而為流道結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計提供重要參考。
2）面向低成本維護(hù)過程的閥芯結(jié)構(gòu)設(shè)計市場調(diào)研和試驗過程中發(fā)現(xiàn)，由于系統(tǒng)及閥門結(jié)構(gòu)的原因，閥門損壞主要部件為半球閥芯和密封圈，原有閥門結(jié)構(gòu)，在上述部件損壞的情況下，則需將整套閥門拆卸，更換整個閥芯組件。這樣一來，增加了用戶的維護(hù)成本和維修工作量，而且該維護(hù)過程中需要較高的專業(yè)水平。為改變情況，對閥門的主要零部件進(jìn)行改進(jìn)，將閥芯制成閥芯上體和閥芯下體兩部分，二者采用螺栓拆卸式連接。當(dāng)閥芯的圓頂球面被高速固體物料流沖刷磨損需更換時，只需打開原有的上法蘭，松開連接螺栓即能將閥芯上體分離出來，換上新的閥芯上體即可。實現(xiàn)了、省力、低成本的目的。
3）德國FESTO電磁閥密封件制造的材料、工藝改良設(shè)計通過現(xiàn)場調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，由于氣動圓頂閥采用軟密封型式，在早期損壞的閥門中，橡膠密封件的損壞，占有較大的比重，其早期損壞主要表現(xiàn)在以下幾個方面：密封件在閥門放氣后，不能*復(fù)位，閥門在關(guān)閉過程中將密封件扯壞；密封件在溫度高于120℃的環(huán)境下，易出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，造成閥門早期損壞；密封件耐磨性不夠，在介質(zhì)的沖刷下，易磨損，造成早期損壞。為此，本項目根據(jù)粉煤灰氣力輸送系統(tǒng)的工況，對現(xiàn)有的密封件材料和制造工藝進(jìn)行改良，經(jīng)過改良的橡膠密封圈具有抗撕裂性強(qiáng)、彈性好、耐磨損、耐高溫性（可耐溫200℃）等良好的綜合性能。
二、德國FESTO電磁閥技術(shù)解決方案
1）結(jié)合數(shù)學(xué)建模與CFD技術(shù)進(jìn)行閥門流道優(yōu)化設(shè)計 項目研發(fā)的前期，在閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，首先基于拉格朗日坐標(biāo)的歐拉一拉格朗日離散介質(zhì)模型對氣固二相流顆粒相進(jìn)行建模，對不同流道和尺寸的閥門內(nèi)氣固二相流的流動狀態(tài)和對閥體的磨損情況進(jìn)行定量評估。