[發明專利]迷宮碟片減壓閥內部降壓流動特性的計量測試和控制方法

有效

• 申請號: 202010825229.4
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN112032399B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 金浩哲;段奧強;王超;明友;王渭;陳鳳官
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學;合肥通用機械研究院有限公司
• 主分類號: F16K37/00
• 分類號: F16K37/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種迷宮碟片減壓閥內部降壓流動特性的計量測試和控制方法。搭建循環式管道回路，安裝迷宮碟片減壓閥，沖水和加壓；分為多段子流道，取縱向截面安裝壓力應變片和流量計；檢測獲得壓力值和流速值，再計算調和平均值；繪制不同截面處的調和平均值隨進口壓力變化的離散曲線，繪制不同進口壓力對應的能量耗散圖譜，插值計算并確定臨界能量耗散值；調節閥開度并調整迷宮碟片套筒中迷宮碟片的層數獲得能量耗散圖譜；動態測試中獲得實時的能量耗散值并與臨界能量耗散值進行對比來進行控制。本發明能自適應調節試驗測試，運行操作優化控制，并實現復雜服役環境迷宮碟片式減壓閥空化/沖蝕失效臨界特性的自解除，定量計量測試方法精準度高。

技術領域

本發明涉及一種流體閥內的計量測試及控制方法，尤其是涉及一種迷宮碟片減壓閥內部降壓流動特性的計量測試和控制方法。

背景技術

調節閥在流程工業物料輸送過程中起到調節介質壓力與流量的作用，是現代流程型工業確保各種反應設備、冷換設備、分餾設備正常運行的關鍵部件。現有的調節閥在高壓差調節過程中，介質容易空化造成氣蝕(空蝕)，在存在固體顆粒的工況下，還會出現沖蝕磨損失效問題，氣蝕與沖蝕磨損的聯合作用，對閥芯的安全穩定運行造成重大危害。相對而言，迷宮式調節閥相對于其它閥門具有高壓降、高流速的特點，其內部閥芯碟片上的迷宮流道是產生流體前后壓降的核心元件，廣泛應用于煤化工蒸汽減壓閥、電站鍋爐給水泵再循環系統。鑒于石油化工、煤化工、核電工程的運行工況苛刻，高溫、高壓、甚至臨氫工況普遍存在，降壓流動過程中易使閥門出現閃蒸空化氣蝕現象。空化形成的空泡潰滅產生局部微高壓將會使迷宮盤片上的流道遭受極其嚴重的損傷，導致泄漏，嚴重影響流量控制精度，繼而威脅核心單元裝置的正常安全運行。因此，無論是從迷宮閥門的靈敏度、控制的精準度，還是從核心單元的運行可靠性、安全性而言，研究迷宮碟片減壓閥內部的降壓流動特性以及其調整控制方法都顯得極為迫切。

針對迷宮碟片減壓閥內部的降壓流動特性，現有研究已針對迷宮閥門的降壓流動特點，從流量特性和空化機理等方面進行了深入的研究，例如采用串并聯的迷宮流道進行降壓和調節流量。基于數值模擬得出迷宮閥級數越多，降壓越平穩，且對于不同級數迷宮流道的降壓流動特性，當級數達到臨界級數時，再增加級數所獲得的降壓收益相對較小。基于不同尺寸的迷宮流道的降壓流動特性，現有研究提出基于分流和對沖相結合的迷宮流道，隨進出口寬度的增加，流量呈增長趨勢，出口壓力和速度呈現下降趨勢，從而設計出新型流道結構滿足流通要求。在此基礎上，亦有研究提出在最小流量閥上添加連接槽對迷宮流道進行優化，保證流體介質的最小壓力值始終大于飽和蒸汽壓的值，從而避免空化的現象產生。

綜上，目前已有研究主要針對迷宮閥的流動特性、降壓機理等方面開展研究，從而設計新型流道、改進流道尺寸、增添輔助裝置避免空化現象。但是現有研究主要是基于數值模擬開展的，對于迷宮閥閥芯流道內的降壓流動特性缺少精準的量化計量測試方法，以數值模擬為基礎的迷宮閥調控則存在控制精度不高、調節滯后的問題。

發明內容

為了克服背景技術領域中現有方法存在的問題，本發明的目的在于提供一種迷宮碟片減壓閥內部降壓流動特性的計量測試和控制方法，該方法可以實現迷宮減壓閥迷宮流道內壓力、流速以及能量耗散的實時動態計量監測，從而為避免迷宮碟片的流道空化/沖蝕失效提供控制方式，實現迷宮碟片調節閥的調節控制，提升其調節控制精度，避免空化現象，有利于延長迷宮碟片減壓閥的使用壽命和安全穩定運行周期。

為了達到上述發明目的，本發明采取的技術方案是：

方法測試和控制步驟如下：

1)搭建循環式管道回路，循環式管道回路中間區域設置測試閥門管段，在測試閥門管段內安裝迷宮碟片減壓閥，利用循環泵和加壓泵對循環式管道回路中進行沖水和加壓，確保迷宮碟片減壓閥進口壓力處于10.7MPa～14.7MPa之間；

2)對于安裝于迷宮碟片套筒，按照徑向流通方向分為多段子流道，每段子流道的中部取截面，沿多個子流道的縱向截面所在的流道內壁設置分別安裝n個壓力應變片和m個流量計；