乳化液介質(zhì)電磁卸荷閥氣蝕現(xiàn)象的數(shù)值模擬.pdf

1、卸荷系統(tǒng)是乳化液泵站系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分，對(duì)維護(hù)井下的安全生產(chǎn)起到不可或缺的作用。電磁卸荷閥由于其瞬時(shí)流量大、保壓時(shí)間長(zhǎng)等原因而被廣泛用作卸荷系統(tǒng)的壓力控制和過(guò)載保護(hù)的核心元件。國(guó)家煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T188.3-2000《煤礦用乳化液泵站卸荷閥技術(shù)條件》對(duì)卸荷閥的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則提出了詳細(xì)的規(guī)定，但是由于各種原因?qū)е滦逗砷y失效的事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響泵站工作的平穩(wěn)可靠性。本文針對(duì)企業(yè)反饋的卸荷閥氣蝕問(wèn)題為研究對(duì)象，分析主

2、閥腔的壓力、氣相分布，結(jié)合氣蝕現(xiàn)象，對(duì)卸荷閥的流道優(yōu)化進(jìn)行了深入研究。
　　通過(guò)介紹卸荷閥研究的背景和意義，闡述了乳化液介質(zhì)電磁卸荷閥在使用中常見(jiàn)的失效形式。根據(jù)國(guó)內(nèi)外關(guān)于氣蝕問(wèn)題的研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，引出卸荷閥空化氣蝕現(xiàn)象研究的重要性。
　　企業(yè)反饋卸荷閥在機(jī)械式卸荷的工況下實(shí)際使用約1500小時(shí)后，其內(nèi)部發(fā)生氣蝕，并且氣蝕造成的損壞非常嚴(yán)重，導(dǎo)致主閥閥套4個(gè)出口之間的鋼制內(nèi)壁面幾乎蝕穿。結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)中面臨的實(shí)際問(wèn)題，在A

3、MESim中搭建卸荷閥機(jī)械式卸荷的仿真模型，分析卸荷閥的入口/出口壓力特性、入口的流量特性、主閥/導(dǎo)閥的位移情況。結(jié)合卸荷閥關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)其工作性能的影響，重點(diǎn)研究先導(dǎo)閥閥座直徑、主閥芯直徑、主閥芯錐角這三個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)卸荷閥入口壓力及出口壓力波動(dòng)范圍的影響。
　　運(yùn)用Fluent流場(chǎng)仿真軟件中的空化模型，結(jié)合AMESim中得到的邊界條件，對(duì)卸荷閥主閥在不同閥口開(kāi)度下的流場(chǎng)壓力、速度、氣相分布做了分析研究，得出：閥口小開(kāi)度時(shí)，閥口后部會(huì)

4、出現(xiàn)嚴(yán)重的低壓現(xiàn)象，從而引起氣泡析出，析出的氣泡會(huì)跟被乳化液裹挾，形成空化流?？栈鳑_擊出口附近內(nèi)壁面時(shí)，氣泡急劇潰滅，在潰滅處對(duì)周邊零件表面造成空蝕破壞，不斷地剝離材料，發(fā)生空蝕破壞。將流場(chǎng)仿真結(jié)果中氣蝕誘發(fā)處與氣蝕破壞的實(shí)物相對(duì)比，結(jié)果基本吻合。
　　基于對(duì)閥腔內(nèi)氣蝕原因的認(rèn)識(shí)，從提升閥口后部壓力、延長(zhǎng)空化流在閥腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間入手，提出削弱氣蝕的系統(tǒng)優(yōu)化方案和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。對(duì)優(yōu)化后方案進(jìn)行模擬仿真，對(duì)比分析了優(yōu)化前后閥腔內(nèi)的流