節(jié)流截止閥的流量特性 節(jié)流閥的流量特性 截止閥的流量特性 J41H截止閥的流量特性

節(jié)流截止閥的流量特性建立了節(jié)流閥整體有限元數(shù)字模型，分析了節(jié)流閥的流量特性，進行了不同開度下的流場網(wǎng)格劃分及邊界條件施加和求解，繪制了流量特性曲線，形成了關于節(jié)流閥流量特性求解的一般方法。主要用來接通或截斷管路中的介質，一般不用于調節(jié)流量。節(jié)流閥是一個zui簡單又zui基本的流量控制閥，其實質相當于一個可變節(jié)流口，即一種借助于控制機構使閥心相對于閥體孔運動改變閥口過流面積的閥。常用在定量泵節(jié)流調速回路實現(xiàn)調速。    閥體上右邊為進油口，左邊為出油口。閥心的一端開有三角尖槽，另一端加工有螺紋，旋轉閥心即可軸向移動改變閥口過流面積，即閥的開口面積。   
    起節(jié)流調速作用節(jié)流閥用在定量泵系統(tǒng)與溢流閥一起組成節(jié)流調速回路。    
    某些液壓系統(tǒng)，通流量是一定的，改變節(jié)流閥的開口面積將導致閥的前后壓力差改變。此時，節(jié)流閥起負載阻尼作用。起壓力緩沖作用在液流壓力容易發(fā)生突變的地方安裝節(jié)流元件可延緩壓力差突變的影響，起保護作用。
應用范圍：
鍛鋼截止閥可廣泛用于自來水、污水、建筑、石油、化工、食品、醫(yī)藥、輕紡、電力、船舶、冶金、能源系統(tǒng)等體管線上作為截流裝置使用。

1、節(jié)流截止閥的流量特性概述
節(jié)流閥是通過改變節(jié)流截面積控制流體流量的閥門，其主要由閥體、閥蓋、閥桿和閥瓣等零部件組成。閥門的節(jié)流元件閥瓣多為圓錐流線型，通過改變閥門的節(jié)流面積達到調節(jié)流量和壓力。隨著有限元軟件的發(fā)展，為節(jié)流閥閥瓣節(jié)流面設計帶來了更的方法，同時通過有限元求解對閥門不同開度下的流量進行整合分析得到節(jié)流閥流量特性曲線，從而可以直觀的反應該閥門的流量調節(jié)性能，滿足客戶的使用要求。

2、流場分析
應用Solidworks軟件對節(jié)流閥進行整體有限元數(shù)模建立，通過Solidworks Flowworks對節(jié)流閥進行了不同開度下的流量測定。

2.1、數(shù)學模型

在Solidworks軟件中，應用拉伸和旋轉等實體命令，建立實體模型，再應用裝配模塊對各零部件進行裝配(圖1) 。節(jié)流閥流量特性曲線求解方法

圖1 閥門數(shù)學模型

2.2、網(wǎng)格劃分

將建立的立體數(shù)學模型，導入到Solidworks Flowworks模塊中，對其進行流場網(wǎng)格劃分，分別對節(jié)流閥閥瓣開啟高度h 為4.5mm (圖2) 、9mm、13.5mm、18mm、22.5mm、27mm、31.5mm、36mm、40.5mm 和45mm 的節(jié)流閥流場網(wǎng)格劃分。

節(jié)流閥流量特性曲線求解方法

圖2 閥瓣開啟4.5mm 時節(jié)流閥流場網(wǎng)格

2.3、邊界條件加載

邊界條件是確定分析初始狀態(tài)，設定內(nèi)部流體為水，閥前設置流量為3m3/h，溫度為室溫，試驗壓力為6kPa。

2.4、求解

應用Solidworks Flowworks 求解器對節(jié)流閥不同開度下的流場進行求解，從分析結構可以發(fā)現(xiàn)，當開度為4.5mm 時，閥瓣與閥座附近zui大流速為14.5m/s，流量為0.399t/h，閥瓣與閥座局部流體阻力很大，閥后流速很小，認為隨著閥瓣開啟高度的提高，閥后流速增加，流量增加，閥瓣與閥座局部阻力降低(圖3～圖7) 。節(jié)流閥流量特性曲線求解方法圖3 閥瓣開啟高度為4. 5mm 的流場分布節(jié)流閥流量特性曲線求解方法

圖4 閥瓣開啟高度為9mm 的流場分布

節(jié)流閥流量特性曲線求解方法

圖5 閥瓣開啟高度為22. 5mm 的流場分布

節(jié)流閥流量特性曲線求解方法圖6 閥瓣開啟高度為36mm 的流場分布節(jié)流閥流量特性曲線求解方法圖7 閥瓣開啟高度為45mm 的流場分布

3、流量特性曲線
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥根據(jù)節(jié)流閥的流量調節(jié)情況，節(jié)流閥從全開～全關閥瓣不同開度下的流場分析結果可以求解出閥瓣節(jié)流后的流量及壓差(表1) 。根據(jù)計算數(shù)據(jù)繪制的流量特性曲線(圖8) 可以發(fā)現(xiàn)，該節(jié)流閥流量特性屬于等百分比調節(jié)。結構設計和規(guī)范
鍛鋼截止閥制造按API602,BS5352,ANSI/ASME B16.34,試驗與驗收按API 598,標識按照MSS SP-25。
鍛鋼截止閥結構型式
1.全通徑或縮徑
2.結構長度按ANSI/ASME B16.10
3.法蘭按ANSI/ASME B16.5
4.自密封閥蓋
5.明桿帶支架
6.兩端自動調整的填料壓套；
7.本體倒密封
8.整體閥體法蘭
9.對焊端按ANSI/ASME B16.25
10.環(huán)連接閥體閥蓋墊片
11.用纏繞式墊片的螺栓型閥蓋、螺紋密封、焊接型閥蓋，或自密封閥蓋
鍛鋼法蘭端截止閥150Lb~600Lb
全徑或縮徑
明桿支架式
自定心壓板壓套式
螺栓連接、纏繞墊片密封式閥蓋；螺紋連接、全焊密封式閥蓋以及螺紋連接內(nèi)壓自緊式閥蓋
整體式上密封座
閥瓣可變換為節(jié)流型、針型、球型和止回閥。

其選用原則是：
1、高溫、高壓介質的管路或裝置上宜選用截止閥。如火電廠、核電站，石油化工系統(tǒng)的高溫、高壓管路上。
2、管路上對流阻要求不嚴的管路上。即對壓力損失考慮不大的地方。
3、小型閥門可選用針閥、儀表閥、取樣閥、壓力計閥等。
4、有流量調節(jié)或壓力調節(jié)，但對調節(jié)精度要求不高，而且管路直徑又比較小，如公稱通經(jīng)≤50mm 的管路上，宜選用。
5、合成工業(yè)生產(chǎn)中的小化肥和大化肥宜選用公稱壓力PN160 公稱壓力16MPa 或PN320 公稱壓力32MPa 的高壓角式截止閥或高壓角式節(jié)流閥。
6、氧化鋁拜耳法生產(chǎn)中的脫硅車間、易結焦的管路上，易選用閥體分開式、閥座可去處的、硬質合金密封副的直流式截止閥或直流式節(jié)流閥。
7、城市建設中的供水、供熱工程上，公稱通經(jīng)較小的管路，可選用截止、平衡閥或柱塞閥，如公稱通經(jīng)小于150mm的管路上。
鍛鋼截止閥結構特點：
鍛鋼截止閥有三種閥蓋設計形式。*種是螺栓式閥蓋，按這種設計形式設計的閥門，其閥體與閥蓋用螺栓螺母連接，纏繞式墊片 (316夾柔性石墨制造)密封。客戶有特殊要求時也可采用金屬環(huán)連接。第二種設計形式是焊接式閥蓋，按這種設計形式的閥門，其閥體與閥蓋用螺紋連接，全焊密封。客戶有特殊要求時也可采用全焊接連接。第三種是壓力自緊式閥蓋，按這種設計形式設計的閥門，其閥體與閥蓋用螺紋連接，內(nèi)壓自密封環(huán)密封。
鍛鋼截止閥標準規(guī)范：
設計制造標準：GB/T12235、APl602、BS5352、ASME B16.34。
結構長度標準：GB/T 12221-2005
連接端標準：承插端符合ASME B16.11，螺紋端符合ASME B1.20.1
壓力溫度等級：GB/T 12224-2005
試驗檢驗標準：GB/T 13927-2008、APl598表1 節(jié)流閥開度和流量特性節(jié)流閥流量特性曲線求解方法

節(jié)流閥流量特性曲線求解方法圖8 流量特性曲線

4、結語
通過對節(jié)流閥流量特性曲線的有限元分析，確定了流量特性曲線的一般分析方法，為閥門優(yōu)化設計給出了改進方向，大幅縮短了研發(fā)周期。與本文相關的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥