基于物聯(lián)網(wǎng)的超大口徑液控蝶閥設計及動水力矩特性研究.pdf

1、水力發(fā)電作為重要的綠色能源，在全世界得到廣泛應用。水輪發(fā)電機組作為其能源轉換的主體，一般配套有進水閥作為其重要的安全輔助設備，蝶閥是其中一種重要的進水閥結構形式。
　　本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下方面：
　?。?）通過對水電站系統(tǒng)的結構及組成進行概述，闡述了水輪機進水蝶閥的組成和工況；對于超大口徑蝶閥作為水輪機進水閥的發(fā)展趨勢及存在的問題進行探討。
　?。?）以DN5300超大口徑液控蝶閥為研究對象，設計超大口徑

2、液控蝶閥的整體方案，確定合適的結構設計方案，即雙偏心桁架過流式蝶閥，并配有重錘關閥。
　?。?）建立三維分析模型，對閥體和蝶板進行有限元分析，得到DN5300蝶板和閥體的設計結構尺寸；通過蝶板的模態(tài)分析以及卡門渦街頻率的計算，得到了蝶板的修型方案，有效的避免了共振導致的結構破壞問題；上述設計方法通過廠內(nèi)壓力試驗和現(xiàn)場工況試驗，驗證了計算模型的可靠性。
　?。?）建立CFD分析模型，得到雙偏心桁架過流式蝶閥在不同開度的阻力系數(shù)

3、、動水力矩系數(shù)、動水力系數(shù)；并與設計手冊中相同迎水面積的菱形蝶閥對應系數(shù)進行對比，得出兩者的異同。通過水電站現(xiàn)場的工況實驗，驗證了本文所用設計方案和 CFD分析方法是正確，證明該方法具有工程實用價值。
　?。?）研究動水關閥阻尼油壓的計算方法，通過現(xiàn)場的動水實驗可知 CFD仿真所得到的固有特性數(shù)據(jù)計算出的阻尼油壓，與實驗測試的油缸油壓進行對比，其變化趨勢一致，兩者誤差在工程設計可接受的范圍內(nèi)；對實驗結果與CFD仿真數(shù)據(jù)的差異，給出

4、了提高精度的措施。由工地現(xiàn)場試壓驗證了 CFD仿真模型的正確性，其分析取得的動水力系數(shù)、動水力矩系數(shù)、阻力系數(shù)是準確可靠的，具有工程實用價值。
　　（6）對進水閥設計了物聯(lián)網(wǎng)模塊，通過物聯(lián)網(wǎng)模塊提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提取了其啟閉過程的相關數(shù)據(jù)，可得到產(chǎn)品在實際運行中的動水力矩等數(shù)據(jù)，為新產(chǎn)品的優(yōu)化設計提供數(shù)據(jù)支撐。由此，我們得出進水閥產(chǎn)品設計流程的全新模式，即：閥門有限元設計?已有產(chǎn)品工況實測?基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)提取與分析?新產(chǎn)品仿真優(yōu)化