工業(yè)過程控制調(diào)節(jié)閥的動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)化儀表中的執(zhí)行器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)部門中。調(diào)節(jié)閥如何安全穩(wěn)定地工作關(guān)系到整個(gè)控制過程的好壞，本文主要研究調(diào)節(jié)閥工作過程中的動(dòng)態(tài)特性。根據(jù)附帶定位器調(diào)節(jié)閥的一般原理推斷調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)輸出力，建立了調(diào)節(jié)閥閥芯閥桿系統(tǒng)的單自由度動(dòng)力學(xué)模型。在ANSYS軟件CFD模塊的基礎(chǔ)上建立了自動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥體內(nèi)部流場邊界模型，利用任意拉格朗日—?dú)W拉(ALE)有限元法建立了動(dòng)邊界流場模型。通過動(dòng)邊界模型，分別計(jì)算了恒定壓差、恒定流速下的閥門定

2、開度流場，閥門開度變化過程的流場。
　　在閥芯閥桿系統(tǒng)的大位移運(yùn)動(dòng)及振動(dòng)過程中，閥芯和流場的共同邊界采用流體—固體耦合約束，并在計(jì)算中采用預(yù)測-多步校正算法解耦，避免了反復(fù)迭代所導(dǎo)致的過大計(jì)算量。在流場的基礎(chǔ)上計(jì)算了閥芯的靜態(tài)不平衡力與動(dòng)態(tài)不平衡力，從而為調(diào)節(jié)閥配備執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　但是，對于常規(guī)計(jì)算，預(yù)估—校正方法下的計(jì)算量依然非常大，難以接受。為了進(jìn)一步快速分析流場，做了一系列計(jì)算，得到閥芯不平衡力

3、在各種流速以及壓差下隨閥門開度變化的規(guī)律，從而有效地減少動(dòng)態(tài)分析的計(jì)算量。
　　為了驗(yàn)證調(diào)節(jié)閥的理論模型，提出試驗(yàn)方案，采集了調(diào)節(jié)閥定開度、變開度過程中的流體壓力，閥桿上的加速度信號以及調(diào)節(jié)閥氣室內(nèi)部壓力信號。采集的加速度樣本信號經(jīng)過高通濾波器濾波，去掉直流分量，在此基礎(chǔ)上做功率頻譜分析與試驗(yàn)力學(xué)分析。液體壓力信號驗(yàn)證流場建模與計(jì)算的結(jié)果。氣室壓力信號的樣本給定性描述閥門控制力提供基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明，數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較吻合