课题介绍调节阀是直接与介质接触的设备,当它在高温、高压、高压差、深冷、易结晶、强腐蚀、高粘度、闪蒸、气蚀等恶劣条件下工作时,调节阀的选择就显得非常重要。

在现代工业的实际生产中，面临高温、高压等特殊工况的情况也越来越多，也对应用于高压高温的调节阀提出了更高的要求。高压差调节阀使用中主要存在的问题并不是压力大,而是压差特别大的时候,对阀芯、阀座产生严重的冲刷、气蚀，导致调节阀的寿命极短。为了能够有效的防止冲刷、气蚀，延长调节阀的使用寿命，通常采用两种方案：一种是采用硬质合金内件，提高阀内件硬度，增强抗冲刷、气蚀的能力，但是缺点为生产制造成本昂贵；第二种方案是采用多级降压的原理，将高压差分解为多个小压差，通过逐级降压来达到目的。比较两种方案，第二种方案的制造生产成本较低，效果更好，更为可行。76287

2 课题研究的意义

随着工业的迅猛发展，高压差和小流量工况在石油、化工、冶金、电力等工业生产装置中的应用日趋普遍，从安全生产的角度出发，介质的控制执行元件---调节阀的有效性和可靠性尤为重要。

目前,国内自主开发调节阀的能力较弱。国内工业过程自动化仪表行业与国外先进水平相比,技术水平方面差距约15年左右,工艺装备测试手段及管理等方面差距约20年以上。近十多年来,就调节阀来说自主开发能力、产品质量和水平有明显提高,但还存在很多问题[1-2]:国产调节阀产品主要集中在中低端市场,这些产品供过于求;对于高端产品的研发水平不高,大型成套工程配套所需的关键品种短缺。目前在高参数多级降压调节类阀门领域，只限于原理介绍与定性验证分析［3-4］，理论研究极少。尤其国内研究起步较晚，长期采用测绘仿制进口产品的落后方法，而没有成熟设计方法标准可循。

目前主要遇到的问题有许多，比如：

(1) 气蚀

气泡冲击在固体表面爆破时，发生很高的压力，即使是 CoCrW No。 6 或 No12 材料也要遭到破坏。为降低气蚀产生的破坏，可以注入氮气进入气蚀发生的节流部后边，在流体中溶解气体，以减少气蚀。同时，应避免气泡直接冲击在固体表面上。论文网

(2) 闪蒸

带有闪蒸的流体体积，因含有蒸汽时比容急剧增大，所以节流部下侧二相流速度很高。液体冲刷与喷砂效果一样，使金属材料变形。大部分闪蒸损伤可用适当的阀门结构和在材料选择上解决。阀门选择耐闪蒸磨损强的材料，如 Cr 合金钢WC6，WC9，C5 较好。阀瓣头部以及阀座节流密封面实施 CoCrW No。 6 表面硬化处理。

(3) 固体粒子磨损

为防止锅炉主蒸气管内固体粒子的磨损，采用防固体粒子损伤结构和防固体粒子冲击结构(图1)。防止固体粒子损伤结构是利用节流套导向结构，关闭时固体粒子不能流动，能闭塞节流孔。防止喷流直接冲击在阀瓣密封面上，阀杆头上带有导流结构，并在密封面上设有台阶。

图1 防固体粒子磨损结构

由于问题的复杂性, 既无法作分析解, 也因费用昂贵而无力进行实验确定, 而采用流体分析的方法正具有成本低和能模拟较复杂或较理想的过程等优点。而选用经过一定考核的CFD软件可以拓宽实验研究的范围, 减少成本昂贵的实验工作量。在给定的参数下用计算机对现象进行一次数值模拟相当于进行一次数值实验。

而最大的问题是国内外尚无关于该类多级降压调节阀的准确理论计算公式。因此我们需要通过理论计算结合数值模拟设计一种适合高压差、微小流量的调节阀，并结合用软件进行流量分析来验证了设计的准确性。