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高温角阀阀座焊缝开裂原因分析

化工机械 2024年第4期51卷 560-564,595页

作者：孟晓桥张黉立薛睿渊张永楠兰州理工大学石油化工学院兰州理工大学温州泵阀工程研究院四川蜀交中油能源有限公司

以高温高压角阀简化后的阀座组件为研究对象,利用有限元法及Goodman图法分析其服役过程中的应力情况与疲劳寿命,定性讨论阀座热装预应力对阀门性能的影响以及出现焊缝开裂的原因。研究结果表明,出口焊缝开裂为疲劳破坏,温度变化是导致... 详细信息

以高温高压角阀简化后的阀座组件为研究对象,利用有限元法及Goodman图法分析其服役过程中的应力情况与疲劳寿命,定性讨论阀座热装预应力对阀门性能的影响以及出现焊缝开裂的原因。研究结果表明,出口焊缝开裂为疲劳破坏,温度变化是导致焊缝开裂的主要因素;热装预应力的存在对阀门整体应力分布无影响,但造成进口焊缝平均应力幅值增加,降低了焊缝的疲劳寿命;而出口焊缝应采用U型坡口,可以提升其疲劳寿命。

关键词：角阀有限元分析疲劳寿命焊缝 Goodman图

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常规岛汽机旁路调节阀抗震性能研究

化工机械 2024年第1期51卷 77-83页

作者：张浩然蒋晓红冯浩尹会全王宜雪李树勋中广核工程有限公司重庆川仪调节阀有限公司兰州理工大学石油化工学院

为防止常规岛汽机旁路调节阀在地震期间发生共振,致使调节阀与连接管道受到破坏,使用ANSYS软件中Modal模块,对DN 300 Class900汽机旁路调节阀进行模态分析,得到调节阀各阶自振频率。当调节阀的基频高于33 Hz时,使用等效静力法。对调节... 详细信息

为防止常规岛汽机旁路调节阀在地震期间发生共振,致使调节阀与连接管道受到破坏,使用ANSYS软件中Modal模块,对DN 300 Class900汽机旁路调节阀进行模态分析,得到调节阀各阶自振频率。当调节阀的基频高于33 Hz时,使用等效静力法。对调节阀进行抗震分析,得到阀门整体及各部件的等效应力和变形。根据ASME BPVC-Ⅲ中对核级设备抗震的规定,对调节阀在承受地震载荷时的应力强度进行评定,结果表明:阀体、阀盖、阀杆、支架最大应力分别为133.63、77.52、29.46、71.54 MPa,中法兰螺栓最大拉应力为183.23 MPa,最大剪应力为15.36 MPa,均满足抗震强度要求。

关键词：旁路调节阀抗震性能等效静力法应力评定

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超(超)临界疏水阀开阀水锤及管道振动

振动．测试与诊断 2017年第6期37卷 1169-1174页

作者：李树勋孟令旗徐晓刚娄燕鹏兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

针对超(超)临界疏水阀开阀水锤及阀后管道振动问题,运用充液管道振动分析的流固耦合理论及特征线法,建立开阀水锤及管道振动的数学模型,求解得到疏水阀在不同流量特性及不同套筒层数下阀开启时水锤压力、流体流速、管道轴向内力和管道... 详细信息

针对超(超)临界疏水阀开阀水锤及阀后管道振动问题,运用充液管道振动分析的流固耦合理论及特征线法,建立开阀水锤及管道振动的数学模型,求解得到疏水阀在不同流量特性及不同套筒层数下阀开启时水锤压力、流体流速、管道轴向内力和管道振速的时域曲线。研究结果表明:水锤压力取决于流体的流速与压力相互作用,管道内力受水锤压力影响较大,局部受管道振速影响;额定流量恒定时,线性流量特性下水锤峰值压力明显小于快开特性,流速大于等百分比特性,超(超)临界疏水阀宜选用线性流量特性;随着套筒层数增加,水锤压力峰值和管道轴向内力峰值减小,但开阀初始阶段流速波动和管道振动增加。

关键词：疏水阀特征线法水锤开启过程管道振动

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高压降迷宫套筒组合调节阀涡激振动仿真研究

振动与冲击 2020年第3期39卷 95-103页

作者：李树勋张万年王伟波徐晓刚朱禄兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

针对高压降类调节阀涡激振动现象,设计多通道迷宫盘片和多级套筒组合高压降调节阀。基于计算流体动力学(CFD)和流固耦合模态分析法,计算调节阀内部瞬态流场及结构模态,得到其三种典型开度的流体流动情况,升力系数时域和频域特性曲线,以... 详细信息

针对高压降类调节阀涡激振动现象,设计多通道迷宫盘片和多级套筒组合高压降调节阀。基于计算流体动力学(CFD)和流固耦合模态分析法,计算调节阀内部瞬态流场及结构模态,得到其三种典型开度的流体流动情况,升力系数时域和频域特性曲线,以及模态频率和模态振型。分析结果表明:4s时刻,随调节阀开度减小,流体最大流速相应减小,第四级套筒外部流道区域的大涡逐渐形成小涡。调节阀全开时流体升力系数波动比70%和40%开度时更为剧烈,一阶模态频率、二阶模态频率均随开度的增大而增大。调节阀模态频率没有落在漩涡脱落主频率范围内,调节阀不会发生涡激振动锁定现象。

关键词：高压降迷宫套筒计算流体动力学瞬态流场涡激振动

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基于浸入实体法的氮气式水击泄压阀动态仿真

工程热物理学报 2017年第2期38卷 253-258页

作者：李树勋王伟波范宜霖李忠兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

以氮气式水击泄压阀阀内流道流场为研究对象,运用浸入实体法模拟氮气式水击泄压阀启闭过程,建立流体域及浸入实体域三维几何模型,结合阀芯运动轨迹,建立阀芯动力学方程,针对阀芯锥面不等面积的特殊设计,分析了泄压阀在水击脉动压力作用... 详细信息

以氮气式水击泄压阀阀内流道流场为研究对象,运用浸入实体法模拟氮气式水击泄压阀启闭过程,建立流体域及浸入实体域三维几何模型,结合阀芯运动轨迹,建立阀芯动力学方程,针对阀芯锥面不等面积的特殊设计,分析了泄压阀在水击脉动压力作用下启闭过程中阀芯各个端面上的受力状态,同时对比分析了泄压阀在不同入口恒压和水击脉动压力作用下阀芯各个端面受力及泄放量大小的影响规律。结果表明,阀芯在启闭过程中是一个震荡过程,存在一定的不平衡受力,阀芯各端面受力不均匀,且都发生方向相反、不同幅度的震荡,阀芯圆柱面受力可忽略。

关键词：水击泄压阀动态仿真动力学模型浸入实体法不平衡力

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高压降套筒式蒸汽疏水阀振动特性研究

振动与冲击 2018年第4期37卷 147-152页

作者：李树勋王天龙徐晓刚孟令旗娄燕鹏兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

针对高压降套筒式蒸汽疏水阀节流内件无法针精确设计和选用,并产生强烈振动的问题,基于直接边界元法对不同降压级数、节流孔径的疏水阀模型进行流激振动数值模拟研究,得到疏水阀不同开度下监测点处的振动频谱曲线及总振级随阀门开度变... 详细信息

针对高压降套筒式蒸汽疏水阀节流内件无法针精确设计和选用,并产生强烈振动的问题,基于直接边界元法对不同降压级数、节流孔径的疏水阀模型进行流激振动数值模拟研究,得到疏水阀不同开度下监测点处的振动频谱曲线及总振级随阀门开度变化规律。分析结果表明:不同开度下蒸汽疏水阀流激振动频谱特性由阀内节流件结构决定,受开度变化影响很小;在额定流量和额定压差不变情况下,总振级随降压级数增加而降低,但振动频谱特性基本不变,随节流孔径减小,总振级显著降低,且振动主要成分向50~500 Hz频率范围集中,为阀内节流件设计时避免流激共振提供参考,考虑节流套筒开孔时加工特点,节流孔径应取4~5 mm;实际使用中,为降低振动应尽量使疏水阀在中间开度下工作。

关键词：高压降多级套筒节流孔径总振级频谱特性

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快关蝶阀密封副瞬态热及碰撞冲击研究

振动与冲击 2022年第5期41卷 75-82页

作者：李树勋杨玲霞雒相垚尹会全兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

为准确评估动态升温过程中结构是否安全,基于经典赫兹接触理论、旋转动力学以及碰撞冲击理论,采用数值仿真方法对快关蝶阀分别进行瞬态热-结构耦合分析与瞬态动力学分析研究,对比研究了不同升温速率、不同关闭时间及不同密封面宽度对快... 详细信息

为准确评估动态升温过程中结构是否安全,基于经典赫兹接触理论、旋转动力学以及碰撞冲击理论,采用数值仿真方法对快关蝶阀分别进行瞬态热-结构耦合分析与瞬态动力学分析研究,对比研究了不同升温速率、不同关闭时间及不同密封面宽度对快关蝶阀结构强度及阀座密封性能的影响规律。研究表明:快关蝶阀的最终热应力和阀座密封面接触压力均随着升温速率的增大而增大,当阀门内壁升温速率小于0.225℃/s时,阀门的结构强度及密封可满足要求;分析快关蝶阀瞬间冲击速度以及快关过程总位移量,并与理论推导得出的数值对比,误差均在5%以内,快关冲击对蝶阀蝶板的影响程度大于阀座,进一步研究得出了冲击速度、撞击面积关键参数对阀门冲击的影响规律。

关键词：快关蝶阀瞬态热密封升温速率冲击速度撞击面积

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多级降压疏水调节阀流致噪声数值模拟研究

振动与冲击 2020年第14期39卷 116-121页

作者：李树勋康云星孟令旗潘伟亮张万年刘太雨兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

特殊工况用高参数调节阀在使用过程中出现的高噪声是阀门参数化设计和优化设计必须考虑的重要问题之一。建立高压降多级降压疏水调节阀三维模型,以流致噪声理论为基础,结合RNG k-ε和声学边界元方法(BEM),研究了套筒式减压结构不同结构... 详细信息

特殊工况用高参数调节阀在使用过程中出现的高噪声是阀门参数化设计和优化设计必须考虑的重要问题之一。建立高压降多级降压疏水调节阀三维模型,以流致噪声理论为基础,结合RNG k-ε和声学边界元方法(BEM),研究了套筒式减压结构不同结构设计参数对噪声特性的影响规律。研究表明:套筒节流区域的流体压力脉动程度最强,是诱发噪声的主要区域;不同套筒结构参数的调节阀噪声频谱均呈现明显的宽频特性;声压级随套筒孔径的增大而增大,较小的套筒孔径对调节阀的流致噪声有更强的抑制作用;声压级随套筒间隙的增加呈先递减后递增的变化规律,在套筒间隙为8 mm时声压级达到极小值51.02 dB(A)。

关键词：噪声多级降压调节阀套筒频谱特性

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基于代理模型的轴流式调节阀阀体型线优化

华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第3期51卷 41-52页

作者：李树勋胡迎港李成吴翰林沈恒云兰州理工大学石油化工学院/机械工业泵及特殊阀门工程研究中心甘肃兰州730050

针对国内外大口径天然气管线阀门型线优化周期长、优化过程机械式重复的问题,提出一种采用Kriging代理模型结合NSGA-Ⅱ算法的轴流式调节阀型线优化方法。以DN600轴流式调节阀为研究对象,通过Fluent与ANSYS软件对其性能进行初步评估后,... 详细信息

针对国内外大口径天然气管线阀门型线优化周期长、优化过程机械式重复的问题,提出一种采用Kriging代理模型结合NSGA-Ⅱ算法的轴流式调节阀型线优化方法。以DN600轴流式调节阀为研究对象,通过Fluent与ANSYS软件对其性能进行初步评估后,选定流量值、最大应力水平和最大变形量为优化目标。首先采用B-spline曲线对阀体型线进行拟合,通过改变控制点的坐标实现阀体型线的参数化,并实现阀体型线的自动建模,运用拉丁超立方采样方法设计100种型线,通过数值模拟得到结构优化样本库,建立轴流式调节阀的Kriging代理模型。然后采用NSGA-Ⅱ算法对代理模型进行寻优得到Pareto前沿解集,通过对3个型线前沿解与初始型线内部水平截面的速度、压力变化曲线的研究,确定最优型线。再对优化前后的开度-阻力特性、流量-阻力特性及阀后管道内部流动进行研究,结果表明,优化后的型线流量值提高了9.2%,最大应力水平降低了8.46%,最大变形量减小了6.2%,优化后流体阻力降低,阀后管道高速流动影响距离减小。优化后型线的性能提升证明了该型线优化方法的有效性,揭示了该方法在阀门型线结构优化领域的潜力。

关键词：多目标优化型线优化代理模型轴流式调节阀数值模拟