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)中一個重要組成部分，對維護(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流量大、保壓時間長等原因而被廣泛用作卸荷系統(tǒng)的壓力控制和過載保護(hù)的核心元件。國家煤炭行業(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》對卸荷閥的技術(shù)要求、試驗方法及檢驗規(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失效的事故時有發(fā)生，嚴(yán)重影響泵站工作的平穩(wěn)可靠性。本文針對企業(yè)反饋的卸荷閥氣蝕問題為研究對象，分析主

2、閥腔的壓力、氣相分布，結(jié)合氣蝕現(xiàn)象，對卸荷閥的流道優(yōu)化進(jìn)行了深入研究。
　　通過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的失效形式。根據(jù)國內(nèi)外關(guān)于氣蝕問題的研究現(xiàn)狀和存在問題，引出卸荷閥空化氣蝕現(xiàn)象研究的重要性。
　　企業(yè)反饋卸荷閥在機械式卸荷的工況下實際使用約1500小時后，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)中面臨的實際問題，在A

3、MESim中搭建卸荷閥機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)對其工作性能的影響，重點研究先導(dǎo)閥閥座直徑、主閥芯直徑、主閥芯錐角這三個結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對卸荷閥入口壓力及出口壓力波動范圍的影響。
　　運用Fluent流場仿真軟件中的空化模型，結(jié)合AMESim中得到的邊界條件，對卸荷閥主閥在不同閥口開度下的流場壓力、速度、氣相分布做了分析研究，得出：閥口小開度時，閥口后部會

4、出現(xiàn)嚴(yán)重的低壓現(xiàn)象，從而引起氣泡析出，析出的氣泡會跟被乳化液裹挾，形成空化流。空化流沖擊出口附近內(nèi)壁面時，氣泡急劇潰滅，在潰滅處對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。將流場仿真結(jié)果中氣蝕誘發(fā)處與氣蝕破壞的實物相對比，結(jié)果基本吻合。
　　基于對閥腔內(nèi)氣蝕原因的認(rèn)識，從提升閥口后部壓力、延長空化流在閥腔內(nèi)的運動時間入手，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。對優(yōu)化后方案進(jìn)行模擬仿真，對比分析了優(yōu)化前后閥腔內(nèi)的流