【正文】 式中各變量的單位與非阻塞流的情況下保持一致。在出 現(xiàn)阻塞流的情 況下， 以剛好 出現(xiàn) 阻塞流 時的 壓差 △ P，作為 計算 壓差； 在未 出現(xiàn) 阻塞流 的 情 況下，以閥前、后的實際壓差計算流量系數(shù)。 當 胛≥FL。在調(diào)節(jié)閥的設(shè)計計算中， E，可 以參照表 3． 1選用” 。 阻塞流產(chǎn)生于縮流處及其下游。此時，若按實際壓差計算的 QI。 哈爾濱工程入學碩士學位論文 從調(diào) 節(jié)閥的流量計算公式可以看出，調(diào)節(jié)閥的流量與閥前、后的 壓差 A P成正比。實際情況是：流體流過調(diào)節(jié)閥，閥 芯與閥座處由于通流面積最小，速度達到最大，靜壓最小，此后由于 通流面積逐漸增大，流速減小，靜壓逐漸恢復。流量 系數(shù)可以有不同的形式，采用計算單位不同，流量系數(shù)的表達形式和 大 小有所不同。萬 A J等 3c√等 cmⅦ， c。 流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的平均流速 國 =Q／ A (33) 式中： Q一流體的體積流量； A一調(diào)節(jié)閥連接管道的橫截面積。如圖 3． 2所示： 圖 3． 2為一前后管徑一致的調(diào)節(jié)閥，根據(jù)能量守恒原理，流經(jīng)調(diào) 節(jié)閥的流體 能量損失為 H=(只一馬 )／ P (31) 式中： H一單位質(zhì)量流體流過調(diào)節(jié)閥的能量損失； P。具體的計算程序如圖 3． 1所示 u” ]： 圖 3． 1調(diào)節(jié)閥口徑選擇流程圖 哈爾濱 T程大學碩士學位論文 3． 3． 1調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)計算 調(diào)節(jié)閥是一個局部阻力可以改變的節(jié)流件””“盯。在計算流量系數(shù)之前，首先要確定計算流量 Qm。因此，調(diào)節(jié)閥口徑的選擇尤 哈爾濱Ⅲ I。在調(diào)節(jié)閥的設(shè)計計算中，經(jīng)常提到調(diào)節(jié)閥通徑。按執(zhí)行機構(gòu)的不同，調(diào)節(jié)閥大致分為： 電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥、智能閥等。 3． 2調(diào)節(jié)閥的組成及分類 調(diào)節(jié)閥是由執(zhí)行機構(gòu)和閥組成的。和固定節(jié)流口直徑 Do如何進 行選擇，為以后的設(shè)計計算提供了理論依據(jù)。 2． 6本章小節(jié) 本章簡要介紹了噴嘴一擋板閥的基本理論，通過對單噴嘴一擋板 閥和雙噴嘴一擋板閥的主要特性參數(shù)的對比，發(fā)現(xiàn)雙噴嘴一擋板閥具 有壓 力靈敏度高、零位工作點的變動小、壓力一流量曲線的線性度和 對稱性好的特點。噴嘴前端的 傾斜角口 應(yīng)大于 300，此 時它對流 量系數(shù) 便無顯 著的影 響了． 在初步 設(shè) 計時，可取 C。較大時，液流自噴嘴出流后，與噴 嘴前端的環(huán)狀壁面重新貼附，使流量系數(shù)增大，而且隨著雷諾數(shù)增大 有所增加，此時流量系數(shù)還要受到溫度變化的影響。不但與雷諾數(shù)船有關(guān)，而且與 噴嘴前端的幾何形狀和間隙 X。流量系數(shù)巴。通常優(yōu)先采用和 0． 7尸 s 相應(yīng)的較大的 Do值，以提高抗堵塞的性能，但這要使零位泄漏流量和 液動力增大?！?1． 6～ 2_3，這是經(jīng)常 使用的參數(shù)范圍。和 X。通常取 蛾孫≤ (i1～≧ 1孕 經(jīng)簡化，得到 跏≤爭～魯 (2t 0) 前面已經(jīng)講過，零位間隙取得小些，可以提高壓力靈敏度，減小 零位泄漏量，但對 水中污物敏感，容易堵塞。 =二 !!F (239) 。擋板的零位間隙 x。但是，這不是保證擋板穩(wěn)定 性的唯 一條件 。 )卜 (238)。一作用在擋板上的驅(qū)動力矩： Ba一擋板的粘性阻尼系數(shù)； Ka一支承擋板的扭簧的扭轉(zhuǎn)剛度； r一噴嘴軸線至擋板扭軸的距離； 口一擋板相對于平衡位置的轉(zhuǎn)角。竿 I ∽ sz， 一 [t+警 ] ∽ ss， 作用在擋板上的凈液動力為 R一尼 =∽一剛月一 4貯芻 kx， o— x， )2只一 (x， o+x， )2最 J =PLA一 47配《 2 x2fbPL+A7￡《 2 x2jPL一氈，￡； xfnPsxf 妲一 34) 在噴嘴擋板閥中，通常 z， 0／ D” 2；～素在零位附近只≈ xf≈ o， 故式 (2— 34)中的第二項和第三項可以忽略掉，近似地寫為 E一疋 =忍山 (8nC； rPsx： o訌， (235) 這是雙噴嘴擋板閥液流作用力方程的線性形式。在浮子擋板一噴嘴結(jié)構(gòu)中，是由浮力來產(chǎn)生 的。但是，這種負剛度一般都很小，因 而不會引起什么問題。一 Xf)增加 時 ，由 于射流 動量的 增大而 使液動 力增大 。 這就是作用在單噴嘴擋板閥上的液動力方程。一噴嘴孔斷面上的平均流速。／ D。Ⅻ √ p風 16 哈爾濱工程 人導’碩十學位論文 零位泄漏流量為 廳 i Q。一?！！谈娓?，一魚勢必 噸 D 這就是雙噴 嘴擋板閥在零位 q作時的壓力流量方程的線性化形 式．由該方程可直接得到零位系數(shù)： 。的表示式相減即可得到 只和 X，的關(guān)系式， 其曲線示于圖 2． 6上，這就是雙噴嘴擋板閥的壓力特性曲線。在切斷負載 (9，． =0)時，每個噴嘴腔的控制壓力 只或 B可由 式 (2— 3)求得。償書一魯， ∽㈣ 將這兩個方程與關(guān)系式 B=鼻一只 (218) 結(jié)合起來就完全確定了雙噴嘴擋板閥的壓力一流量曲線。 U D 眄一眄 ——— 一 線 2 Q4一 Q5=c礦用 DⅣ ， o+。 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． — Q— L ]ll_／＼ _llj 8) b) 圖 2． 4雙噴嘴攔板閥的工作原理圖及等效橋路圖 根據(jù)流量連續(xù)性可有 廳 —— 一 r 鯪 2 Q1一 Q2 2c一。 哈爾濱工群大學碩七學位論文 2． 3雙噴嘴擋板閥的靜特性 雙噴嘴擋板閥是由 兩個結(jié)構(gòu)相同的單噴嘴擋板閥組合起來按壓力 差動原理工作的，如圖 2． 4所示。 ∽ K=烈 =警 ∽， z， 圖 2． 3 單噴嘴擋板閥的壓力一流量曲線 閥在零位時的泄漏量為 見 q椰。閥在 零位 h， =魷 =0和 R=S2p。的調(diào)節(jié)范圍也比較大，在 IX， ml=x， o時為 0． 2Ps≤ eo≤ Ps 后，則得 臚淼 =√ t一知一 iXf，雁 (見圖 2． 2)?！褚? ‘’． 0 O 0． 4 0． 8 1． 2 1． 6 2 2． 4 2． 8 CdfAf／ CdoAo 圖 2． 2 單噴嘴擋板閥切斷負載時的特性 11 為求壓力靈敏度最大的條件，令 a：魚生： — C4： z— DNx(24)a2——— 12一 J CdoAo Cu040 式中 x=x， 0一 x，為噴嘴與擋板間的間隙。是擋板在零位時的間隙， x，是擋板偏離零位時的位移。為了減小溫度變化的影響，固定節(jié)流口采 哈爾浜 T程入學碩十學位論文 用“短管”型的，噴嘴的端部也近于銳邊形。本課題 所設(shè)計的水位調(diào)節(jié)器的驅(qū)動機構(gòu)就采用了噴嘴擋板閥技術(shù)，這種技術(shù) 的應(yīng)用在一定程度上改善了水位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)性能。以此檢驗設(shè)計的水位 哈爾濱 11程人學碩士學位論文 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)性能。在閥門流道設(shè)計 完成的基礎(chǔ)上，利用 ANSYS對調(diào)節(jié)閥進行強度計算。在節(jié)流管 調(diào)控閥門中，節(jié)流管對閥門的調(diào)節(jié)效果有著重要的影響，在保證調(diào)節(jié) 效果及時準確的情況下，應(yīng)盡量減少節(jié)流管的尺寸，以降低其重量。 在穩(wěn)壓器設(shè)計過程中，主要解決的問題是閥座的口徑，閥芯的型面以 及工作膜片的有效面積的選擇。同時，由于不存在附屬的驅(qū)動機 構(gòu)，保證了調(diào)節(jié)器在 任何工況下都可正常工作。 哈爾濱■科人‘￥’碩十學位論文 作 為調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動力的輸出機構(gòu)，雙噴嘴一擋板發(fā)訊器的設(shè)計應(yīng) 用了噴嘴一擋板閥的理論。 徹底解決了 以往調(diào)節(jié) 器存在的調(diào) 節(jié)過程遲滯 、 靈敏度差、穩(wěn)定性不好等問題。 該裝置是一種純機械的、自能源的水位調(diào)節(jié)裝置。機械式水位調(diào)節(jié)方式就是這樣的一種調(diào)節(jié)方法，盡管在調(diào)節(jié)方式 上落后于電動 式的發(fā)展， 但在一些特 殊的場所 仍有著廣泛 的發(fā)展空間 。 調(diào)節(jié)器 圖 1． 4電動式水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖 就目前的發(fā)展趨勢來看，電動式水位調(diào)節(jié)裝置處于主流地位。同時，該裝置不可避免的 存在著一些缺點，主要表現(xiàn)為該調(diào)節(jié)器的主要測量機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)都 是電子器件，一旦發(fā)生故障，整個裝置就徹底癱瘓，這對整個動力裝 置來說是災(zāi)難性的。隨 著技術(shù)的進步和科學的發(fā)展，各種 性能優(yōu)良的電子設(shè)備的出現(xiàn)，電動 式水位調(diào)節(jié)器得到了廣泛的發(fā)展，調(diào)節(jié)手段更加豐富，調(diào)節(jié)效果也日 趨優(yōu)良。 伴隨電子技術(shù)的不斷進步，電動式調(diào)節(jié)方式被引入到水位調(diào)節(jié)系 統(tǒng)。下面以哈爾濱工程大學的“ 01”蒸汽動 力裝置的主冷凝器水位調(diào)節(jié)器為例，說明機械式水位調(diào)節(jié)器的工作原 理及存在的問題，其系統(tǒng)工作原理如圖 1． 2所示： i．主冷凝器 2．熱阱 3．浮予一連桿水位調(diào)節(jié)器 4．噴射泵 圖 I． 2“ 0I”蒸汽動力裝置主冷凝器水位調(diào)節(jié)器系統(tǒng)圖 4 哈爾濱工程大學碩十學位論文 該動力裝置的主冷凝器水位調(diào)節(jié)器中不存在著任何的電器組件， 是一種純機械的調(diào)節(jié)方式。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程可用圖 1． 1來演示： 圖卜 1液位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 的原理圖 哈爾濱‘ l：群人學碩士學位論文 1． 3水位調(diào)節(jié)器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用情況 水位調(diào)節(jié)器作為液位調(diào)節(jié)器的一種，有著悠久的發(fā)展歷史，其發(fā) 展貫穿了整個文明社會的發(fā)展過程，遙遠時期的水壩就是一種特殊形 式的水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。液位信號測量部 分用來實時測量液位的變化，體現(xiàn)在工程中的是各種形式的液位計。手動調(diào)節(jié)方式目前只用于一 些對調(diào)節(jié)精度要求不是很高的場所，且有逐漸被取代的趨勢。電動式是利用液 位的變動產(chǎn)生一個電信號，電信號經(jīng)充分放大后輸送到執(zhí)行機構(gòu)，控 制執(zhí)行機構(gòu)的動作，實現(xiàn)液 位的調(diào)節(jié)。通常 是通 過控 制流入 、流 出壓 力容器 的 液 體的流量來控制的。在一 些特殊的場所，液位的控制非常重要，液位控制的好壞不僅影響到設(shè) 備能否安全的工作，還會對經(jīng)濟效益產(chǎn)生重要的影響。該調(diào)節(jié)器主要包括三個部分：穩(wěn)壓器、雙噴嘴一擋板發(fā)訊器、 節(jié)流管調(diào)節(jié)閥。裝有自動調(diào) 節(jié)裝置一方面可以減少運行人員 (或運行崗位 )，同時還可以提高整個 系統(tǒng)的 服務(wù) 質(zhì)量” 1。水位過高，將影響 蒸汽的冷凝效果，并引起主冷凝器中真空度的 下降，近而降低汽輪機末級葉片的絕熱焓降，降低了汽輪機的熱效率； 哈爾濱。如果利用一種設(shè)備 將乏汽冷凝為水作為熱力系統(tǒng)做功的工作水，即完成了一個閉式循環(huán)， 使得做功過程得以持續(xù)進行下去；又降低了運行成本，提高了系統(tǒng)的 經(jīng)濟性。在蒸汽動力裝置 中，功率越大，給水量越大，以一個 300 MW的發(fā)電機組為例，每小時 需向鍋爐提供 1000噸水。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體， 均已在文中以明確方式標明。 為了驗證本課題設(shè)計的調(diào)節(jié)器是否符合設(shè)計要求，在哈爾濱工程 大學“ 01”蒸汽動力裝置上搭建了實驗臺架，并進行了冷態(tài)工況的調(diào) 節(jié)實驗，對調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)性能進行檢驗。 本文設(shè)計的水位調(diào)節(jié)器是一種全新的水位調(diào)節(jié)裝置，在設(shè)計原理 和機構(gòu)上完全不同以往的水位調(diào)節(jié)器。 鑒于上述問題的考慮，有必要設(shè)計一種新型的水位調(diào)節(jié)裝置，改善冷 凝器的工作環(huán)境。同時，在具體的設(shè)計過程中，通過應(yīng)用 Pro／ E、 ANSYS、 FLUENT等 CAD和 CAE軟件，降低了設(shè)計強度，提高了工 作效率，為以后的工程設(shè)計提供了一種新的設(shè)計思路。除文中已經(jīng)注明 引用的內(nèi)容外 ，本論文不包含任何其他個人或集體己公開發(fā) 表的作品成果。這就涉及到一個問題，為了實現(xiàn)這一目 的，必須源源不斷向鍋爐或蒸發(fā)器提供足夠的淡水。同時，通過汽輪機的乏汽的冷凝水水質(zhì)非常優(yōu)良， 經(jīng)過除氧、過濾等一些必要 的處理就可以達到二回路水質(zhì)的要求，而 且流量很大，基本上可以滿足二回路用水的要求。主冷凝器中水位的高低對主冷凝器甚至整個蒸