一种多级降压串式液位调节阀结构制造技术

本发明专利技术公开了一种多级降压串式液位调节阀结构。阀体竖直空腔内有阀座，阀座上下分为节流阀芯圆柱空腔和缓冲圆柱空腔，节流阀芯圆柱空腔中有阀芯套，阀芯套接阀座，阀芯套安装阀芯，阀芯与阀芯套间设多级串式降压结构；阀体上有阀盖，阀盖将阀芯套轴向压紧在阀座上；流体介质从阀体入口流到缓冲圆柱空腔，经阀座中心通孔后流到节流阀芯圆柱空腔，自阀芯套上端侧壁的通孔流出至阀体与阀芯套间的换向间隙，汇流至阀体的出口流出。本发明专利技术针对高压差液位控制阀的服役环境及结构特性进行阀门结构优化，有利于延长高压差液控阀的使用寿命和安全稳定运行周期。

【技术实现步骤摘要】
一种多级降压串式液位调节阀结构
本专利技术涉及流程工业调节阀的结构设计，尤其是涉及一种多级降压串式液位调节阀结构。
技术介绍
我国能源资源呈现“多煤、缺油、少气”的现状，故发展现代煤化工产业是保障国家能源战略安全，确保我国在本世纪中叶达到中等发达国家发展水平的重要措施。液位调节阀是重大流程工业关键的特种设备，其调节控制中存在着复杂的流动状态，实际运行过程中故障概率很高且难以预测与防控。例如世界首套百万吨级煤液化示范工程运行中高压差调节阀的磨损失效非常严重。尽管采用了德国SchuF公司的高端产品，且增加2亿多投资将单通道设计为四路并联，但实际单阀的使用寿命仍然较短。液位调节阀的磨损失效严重制约着煤化工装置的生产安全、经济效益和国家示范工程的推广。高温-高压差液控阀的磨损失效过程与阀体结构、多组分流体的物性、流体域的结构特征、材料性能以及颗粒物的特性等因素密切相关，研究液位调节阀瞬态条件下的气液相变、能量传递和材料响应，开展相关的理论建模和实验研究是极为复杂的。对于高温高压差的液控调节阀，若不能精准把握其内部流道的磨损特性，建立相应的量化磨损特性预测方法，则难以实现基于流动磨损特性预测基础上的液位调节阀流动磨损特性的动态调控。高温高压差液位调节阀的结构优化设计是提升其抗磨损特性的关键途径之一，尽管将液位调节阀的角阀结构调整为多级降压串式调节阀可有效提升调节阀的节流能力，但对于阀芯、阀套，甚至阀芯与阀座之间的抗磨损能力则提出了更高的要求。现有研究成果已针对高压差液控阀的内部空化气蚀特性开展了较多研究，也明确阐明了调节阀计算域内空化气蚀特性与进出口压力差、空化数、空化强度等密切相关，基于CFD的空化气蚀特性预测可用以判断空蚀失效的位置，但遗憾的是尽管可以粗略预测空蚀失效的位置，但无法对空化气蚀特性进行动态调整。此外，对于煤化工系统，特别是煤直接液化系统，从原料制备、反应分离到残渣处理，全过程涉及煤粉固体颗粒的多相流传输，高温高压差液控阀的节流过程还存在着严重的流动磨损问题，一旦出现流动磨损失效，不但会引起停工，而且会造成严重的经济损失。综上所述，面对复杂的流动与腐蚀环境下高压差液控调节阀门失效问题，根据高压差液控阀的内部流动特性，将其内部流道进行多级降压串式设计，可以显著降低其内部空化气蚀特性。在此基础上，研究多级降压串式液位调节阀内部流道的流动磨损特性，明确流动磨损位置及强度与液控阀进出口压差、调节阀开度的关联关系，从而为液控阀抗流动腐蚀精准调控提供重要理论支撑和技术支持。
技术实现思路
：为了克服背景
中现有方法存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种多级降压串式液位调节阀结构，针对高压差液位控制阀的服役环境及结构特性，实现高压差液控阀的多级降压串联结构优化，有利于延长高压差液控阀的使用寿命和安全稳定运行周期。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案是：一、一种多级降压串式液位调节阀结构：结构包括阀体、阀座、阀芯套、阀盖和阀芯；阀体内设有竖直空腔，竖直空腔内设有阀座，阀座将阀体内的竖直空腔分割为位于上部的节流阀芯圆柱空腔和位于下部的缓冲圆柱空腔，阀座开设中心通孔，中心通孔将节流阀芯圆柱空腔和缓冲圆柱空腔连通，阀体的两侧分别设有入口和出口，入口和缓冲圆柱空腔底部连通，出口和节流阀芯圆柱空腔的底部连通；节流阀芯圆柱空腔中固定装有阀芯套，阀芯套外壁和节流阀芯圆柱空腔的壁面之间具有环形间隙，环形间隙和阀体的出口连通；阀芯套底部连接到阀座，阀芯套内部的空腔内同轴安装具有多个凹口的阀芯，阀芯与阀芯套之间设置流道构成多级串式降压结构；阀体上端口固定安装有阀盖，阀盖中心设有和节流阀芯圆柱空腔同轴贯通的中心孔，阀盖中心孔周围的端面将阀芯套通过螺母轴向压紧在阀座上；远离阀座的阀芯套上端侧壁沿周向均布开设多个通孔，流体介质从阀体入口流入到缓冲圆柱空腔，经阀座的中心通孔后流入到节流阀芯圆柱空腔，节流阀芯圆柱空腔中节流降压后的流体介质自阀芯套上端侧壁均布的通孔内流出至阀体与阀芯套之间的环形间隙内，并经环形间隙内汇流至阀体的出口流出。所述的阀盖的中心孔中安装有阀杆，阀芯上端穿入阀盖的中心孔中后和阀杆下端固定连接。所述的阀盖和阀芯套连接处的阀芯外套装有导向套。所述的阀杆和阀盖中心孔之间的环形间隙从下到上依次安装有填料底垫、填料、填料压盖，填料压盖上端伸出阀盖中心孔后的部分设置外凸缘，填料压盖之上设有法兰盘，法兰盘通过螺杆固定连接到阀盖上端部，法兰盘通过螺杆被压紧在填料压盖上。所述的阀芯与阀芯套之间的多级串式降压结构，具体为：位于阀芯套上端通孔下方的阀芯套内设有阶梯腔，阶梯腔内从上到下轴向间隔设置有多个内凸缘作为节流环，多个节流环将阶梯腔整体进行分割而分为多个小腔；位于阀芯套中的阀芯的特征是自上到下轴向开设多个对称凹槽结构，每个对称凹槽结构包括沿对称方向分别对称布置在阀芯两侧的两个凹槽，上下相邻两个对称凹槽结构的两个凹槽所在的对称方向相垂直；节流环的内径和阀芯的外径一致，且凹槽的宽度大于节流环的厚度。所述的阀座在上端面和下端面均开设有环形凹槽，环形凹槽内均安装有法兰缠绕垫进行密封。所述的阀杆下端和阀芯上端之间通过连接鞘同轴连接，通过阀杆带动阀芯在阀芯套内上下轴向移动。针对本专利技术的阀门内流道磨损特性预测调控处理过程是：1)搭建循环式管道回路，循环式管道回路中设有液相油和颗粒，在循环式管道回路中间区域设置对置法兰，在对置法兰间安装多级降压串式液位调节阀，利用循环泵和加压泵对循环式管道回路中的液相油和颗粒进行输送和加压，并调节多级降压串式液位调节阀的进出口压力；2)定义阀芯与阀芯套之间流体域中流体节流的次数为级数；3)试验过程中，在多级降压串式液位调节阀中各个级数处的阀芯套内壁和阀芯外壁的不同位置分别固定粘贴铝片，并在每个铝片附近粘结n个压力应变片和m个流速仪，实时采集换算得到不同时刻的阀芯套内壁、阀芯外壁不同位置的m个流速分布值和n个压力分布值；每组实验测试完成后，基于激光位移传感器扫描测试铝片的磨损率KEC；4)调节多级降压串式液位调节阀的进口压力至11.7MPa，利用步骤3)换算获得不同时刻不同位置的n个压力分布值和m个流速分布值，获得流域内压力场和速度场的分布特性；基于激光位移传感器扫描获得的铝片磨损深度，建立磨损率KEC与压力分布、流速分布的关联关系；5)以固定压力间隔量依次提升调节多级降压串式液位调节阀的进口压力Pin，重复步骤4)的实验方法，分别绘制不同级数内铝片磨损率KEC随进口压力Pin变化的离散数据曲线；6)对于铝片磨损率KEC随进口压力Pin的离散数据变化曲线，进行数据拟合获得铝片磨损率随进口压力的连续数据变化曲线；7)动态调节控制不同阀杆的高度位置，进而带动阀芯上下升降移动，即相对于阀芯套的位置，从而实现多级降压串式液位调节阀的开度调整；在不同开度情况下，对铝片的磨损率随开度的变化进行测试，获得铝片的磨损率随阀芯开度的离散数据变化曲线，进而通过数据拟合获得铝片的磨损率随阀芯开度的连续数据变化曲线；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级降压串式液位调节阀结构，其特征在于：/n包括阀体(1)、阀座(2)、阀芯套(3)、阀盖(12)和阀芯(13)；阀体(1)内设有竖直空腔，竖直空腔内设有阀座(2)，阀座(2)将阀体(1)内的竖直空腔分割为位于上部的节流阀芯圆柱空腔和位于下部的缓冲圆柱空腔，阀座(2)开设中心通孔，中心通孔将节流阀芯圆柱空腔和缓冲圆柱空腔连通，阀体(1)的两侧分别设有入口和出口，入口和缓冲圆柱空腔底部连通，出口和节流阀芯圆柱空腔的底部连通；节流阀芯圆柱空腔中固定装有阀芯套(3)，阀芯套(3)外壁和节流阀芯圆柱空腔的壁面之间具有环形间隙，环形间隙和阀体(1)的出口连通；阀芯套(3)底部连接到阀座(2)，阀芯套(3)内部的空腔内同轴安装具有多个凹口的阀芯(13)，阀芯(13)与阀芯套(3)之间设置流道构成多级串式降压结构；阀体(1)上端口固定安装有阀盖(12)，阀盖(12)中心设有和节流阀芯圆柱空腔同轴贯通的中心孔，阀盖(12)中心孔周围的端面将阀芯套(3)轴向压紧在阀座(2)上；远离阀座(2)的阀芯套(3)上端侧壁沿周向均布开设多个通孔，流体介质从阀体(1)入口流入到缓冲圆柱空腔，经阀座(2)的中心通孔后流入到节流阀芯圆柱空腔，节流阀芯圆柱空腔中节流降压后的流体介质自阀芯套(3)上端侧壁均布的通孔内流出至阀体(1)与阀芯套(3)之间的环形间隙内，并经环形间隙内汇流至阀体(1)的出口流出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多级降压串式液位调节阀结构，其特征在于：
包括阀体(1)、阀座(2)、阀芯套(3)、阀盖(12)和阀芯(13)；阀体(1)内设有竖直空腔，竖直空腔内设有阀座(2)，阀座(2)将阀体(1)内的竖直空腔分割为位于上部的节流阀芯圆柱空腔和位于下部的缓冲圆柱空腔，阀座(2)开设中心通孔，中心通孔将节流阀芯圆柱空腔和缓冲圆柱空腔连通，阀体(1)的两侧分别设有入口和出口，入口和缓冲圆柱空腔底部连通，出口和节流阀芯圆柱空腔的底部连通；节流阀芯圆柱空腔中固定装有阀芯套(3)，阀芯套(3)外壁和节流阀芯圆柱空腔的壁面之间具有环形间隙，环形间隙和阀体(1)的出口连通；阀芯套(3)底部连接到阀座(2)，阀芯套(3)内部的空腔内同轴安装具有多个凹口的阀芯(13)，阀芯(13)与阀芯套(3)之间设置流道构成多级串式降压结构；阀体(1)上端口固定安装有阀盖(12)，阀盖(12)中心设有和节流阀芯圆柱空腔同轴贯通的中心孔，阀盖(12)中心孔周围的端面将阀芯套(3)轴向压紧在阀座(2)上；远离阀座(2)的阀芯套(3)上端侧壁沿周向均布开设多个通孔，流体介质从阀体(1)入口流入到缓冲圆柱空腔，经阀座(2)的中心通孔后流入到节流阀芯圆柱空腔，节流阀芯圆柱空腔中节流降压后的流体介质自阀芯套(3)上端侧壁均布的通孔内流出至阀体(1)与阀芯套(3)之间的环形间隙内，并经环形间隙内汇流至阀体(1)的出口流出。


2.根据权利要求1所述的一种多级降压串式液位调节阀结构，其特征在于：所述的阀盖(12)的中心孔中安装有阀杆(9)，阀芯(13)上端穿入阀盖(12)的中心孔中后和阀杆(9)下端固定连接。


3.根据权利要求2所述的一种多级降压串式液位调节阀结构，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金浩哲，段奥强，王超，张炯明，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33