¿Cuál es la relación matemática entre la elevación del vástago de la válvula reguladora de alta presión de la turbina de vapor y la relación de presión delante y detrás de la válvula?

La válvula reguladora es un producto mecánico o electromecánico típico, pero la mayor diferencia entre ella y una válvula manual es que, cuando se combina con tecnología de la información moderna, se puede ajustar con precisión mediante tecnología de enrutamiento común in situ. , lo que mejora enormemente el control del sistema de válvula reguladora y su importancia. La función principal de la válvula de control es cambiar el área de la parte de flujo y luego cambiar la presión, temperatura, flujo y otros parámetros detrás de la válvula para satisfacer las necesidades de diferentes condiciones de trabajo. Bajo ciertas condiciones de operación, un flujo de fluido fuerte e inestable en la válvula reguladora puede afectar la estabilidad de la válvula e incluso causar vibración en la válvula. En lo que respecta a la seguridad de las válvulas reguladoras, de vez en cuando se producen accidentes como vibraciones y roturas del vástago de la válvula. Estos fenómenos están básicamente relacionados con la inestabilidad de la válvula inducida por el fluido, es decir, la inestabilidad del flujo de gas (líquido) en la válvula reguladora provoca la vibración de la válvula, en la que la vibración del vástago de la válvula y el núcleo de la válvula es más obvia. Este artículo utiliza un sensor de presión dinámico de alta frecuencia en miniatura y su sistema de adquisición para recopilar, procesar y analizar datos de condiciones de trabajo que causan vibración o inestabilidad del vástago de la válvula de control. A través de la prueba de cambio dinámico de presión y características de vibración del vástago de la válvula y los resultados correspondientes, se estudió la influencia del campo de flujo en la válvula sobre la estabilidad de trabajo de la válvula.

2. Modelo de válvula de control y su sistema de prueba

La cavidad interna de la válvula de control es compleja y el flujo es tortuoso. Las pruebas se realizaron con diferentes relaciones de presión y fuerzas de elevación relativas.

La relación de presión se define como

ε=P1/P0

En la fórmula: p 1-presión detrás de la válvula, Mpa.

P0——Presión delante de la válvula, Mpa

La elevación relativa se define como

l (relativo) = l/dn

En la fórmula:L——La altura de elevación del vástago de la válvula de control, mm

dn——El diámetro coincidente entre el núcleo de la válvula y el asiento de la válvula, mm

Cuando la elevación del vástago de la válvula es grande o cuando está completamente abierta, el pasaje más pequeño de la válvula es la sección del acelerador del asiento de la válvula. Si la elevación del vástago de la válvula es pequeña, el área del canal anular formada por el núcleo de la válvula y el asiento de la válvula también puede ser más pequeña que el área de flujo de la parte estranguladora del asiento de la válvula. Generalmente, el canal anular formado por la parte superior del núcleo de la válvula y el asiento de la válvula se denomina primer canal de boquilla. Cuando la elevación es muy pequeña, el área del canal anular es el canal más pequeño. El asiento de la válvula se denomina segundo canal de tobera y su sección transversal de estrangulamiento es el área más pequeña en el segundo canal de tobera.

Para comprender completamente las complejas características de flujo en la válvula, los puntos de medición se establecen en la entrada de la cavidad de la válvula, la parte superior de la cavidad de la válvula, la sección de estrangulamiento del asiento de la válvula, la sección de expansión gradual del asiento de la válvula y la cabeza del núcleo de la válvula. También se instalan puntos de medición en la sección de estrangulación y en la cabeza del núcleo de la válvula. Al medir cada punto de medición, procesar los datos de medición de cada punto de medición y analizar la correlación de los resultados, se pueden obtener las características de flujo en la válvula en diferentes condiciones de trabajo.

El medio utilizado en el sistema de prueba es aire. Para que el flujo de aire de admisión sea uniforme, el aire de la fuente de aire de alta presión ingresa a la válvula reguladora después de pasar por la sección de difusión, la sección de estabilización y la sección de convergencia. El flujo de aire pasa a través del canal anular entre el núcleo de la válvula y el núcleo de la válvula. asiento de la válvula y luego se inyecta en el asiento de la válvula, donde se comprime gradualmente y luego ingresa al tubo de escape, que se introduce en la cámara de escape subterránea para reducir el ruido. La dirección de entrada y salida del flujo de aire es de 90 grados. Hay tubos especiales para medir el flujo de gas, la presión y la temperatura en la prueba.

3. Sensor de presión dinámico y sistema de adquisición de datos

(1) Sensor de presión microdinámico

Para minimizar la interferencia de la medición por contacto en el flujo suave en la válvula de control, el sensor American Kulite La empresa utiliza un sensor de presión dinámico piezoresistivo. El sensor integra elementos sensibles al silicio y se convierte en micrómetros mediante tecnología de fotolitografía. Tiene alta frecuencia natural, baja histéresis, excelente rendimiento térmico y ambiental, rendimiento estático y dinámico superior y es resistente y duradero.

Al calibrar un sensor de presión, los métodos de calibración generalmente incluyen calibración estática y calibración dinámica. La calibración estática debe garantizar que el sensor sea lineal antes de poder realizar la calibración dinámica. Sin embargo, es difícil proporcionar una presión dinámica estándar, por lo que en la actualidad todavía se utilizan estándares estáticos para medir la presión dinámica. La experiencia demuestra que sólo cuando la frecuencia de respuesta de todo el sistema de medición de presión sea lo suficientemente alta y la presión dinámica se mida utilizando un sistema de medición de presión calibrado estáticamente, los resultados serán lo suficientemente precisos.

(2) Sistema de adquisición de datos

El sistema de análisis y adquisición dinámica de alta frecuencia puede realizar una adquisición dinámica paralela multicanal y tiene las ventajas de velocidad rápida, gran capacidad y transitorio. digitalización. Es un sistema de medición integral de alto rendimiento que integra medición, análisis y producción de resultados. Tiene un diseño de circuitos y una estructura de instrumentos altamente estables, así como excelentes características modulares de software y hardware.

Se puede usar fácilmente en campos de prueba como adquisición transitoria y monitoreo y registro de procesos dinámicos, y también se puede usar para adquisición de datos multicanal en paralelo. Cada canal de adquisición almacena datos en su propio búfer y la computadora interna procesa los datos a través de un bus unificado.

Dado que cada canal tiene su propio A/D y buffer, la velocidad máxima de adquisición o profundidad de almacenamiento no se reducirá debido a la expansión del canal. Todo el canal de muestreo se realiza en paralelo, por lo que la diferencia de tiempo entre canales. puede ser negligencia. Su modo de trabajo básico es trabajar en el orden de recolección, procesamiento, recolección y reprocesamiento. En el análisis dinámico, utiliza principalmente su propio búfer de profundidad para almacenar suficientes datos para su procesamiento. El sistema tiene una tasa de muestreo máxima de 1,25 MPa y una precisión de muestreo de 12 bits, que puede responder a los parámetros y cambios del flujo inestable en la válvula de manera oportuna.

(3) Regulador de señal de presión

El regulador de señal de presión es un instrumento que regula la señal de presión. La señal de salida obtenida por el regulador se puede utilizar para visualización y adquisición de datos, y se utiliza como preamplificador para un sistema de adquisición dinámica de alta frecuencia en experimentos. El regulador consta principalmente de cinco partes: sensor de presión, fuente de alimentación del sensor, amplificador del instrumento de medición, circuito limitador y fuente de alimentación completa de la máquina. Puede acondicionar 12 señales de presión al mismo tiempo, lo que no solo puede cumplir con los requisitos de acondicionamiento de diferentes tipos de señales de sensores de presión, sino que también cumple con los requisitos de acondicionamiento de otras señales de voltaje. Para reducir la interferencia de las señales de CA de frecuencia eléctrica, su parte de salida está equipada con una línea de onda limitadora con una frecuencia de onda límite de 50 ± 5 Hz, mejorando así en gran medida la capacidad antiinterferencia de todo el circuito regulador.

El sensor de presión microdinámico primero amplifica la señal de nivel mV a través de un preamplificador de alta frecuencia y luego la ingresa al sistema de adquisición dinámica de alta frecuencia para una rápida adquisición y almacenamiento en paralelo. Después de varios procesamientos de señal en el dominio del tiempo, en el dominio de la frecuencia y filtrados, se obtiene una señal verdaderamente útil y finalmente se dibuja su curva característica para obtener las características de flujo inestable en la válvula.

4. Adquisición de medición de presión estática y análisis de espectro

(1) Sistema de adquisición y medición de presión de actitud

El sistema de adquisición de medición de presión estática consta de un transmisor de presión inteligente 3051CD-BC y un transmisor de presión serie 11565438. Consta de una placa de adquisición de datos 35951C, una placa de interfaz de adquisición de datos 35954B y una computadora. Durante la prueba, se midieron principalmente parámetros como el caudal de entrada y salida y la presión estática de la válvula reguladora. Gracias a la recopilación en tiempo real, los datos de medición de presión y otros parámetros se pueden promediar en el tiempo, lo que reduce los errores de medición.

(2) Análisis de espectro

El sistema de análisis de espectro consta de una computadora, una impresora, una pantalla, un amplificador de señal, un filtro, un recolector de datos y un software de análisis. Este sistema utiliza un sistema de adquisición por computadora para convertir las características de vibración de las piezas bajo impacto externo en señales digitales, y realiza análisis de espectro para obtener las frecuencias armónicas de las señales de vibración, obteniendo así las frecuencias naturales de cada orden. Dado que la forma de vibración de la válvula de control es principalmente la vibración del vástago de la válvula-núcleo de la válvula, en el experimento se utilizó un sistema de análisis de espectro para realizar un análisis de espectro en la señal de vibración del vástago de la válvula-núcleo de la válvula.

5. Procesamiento dinámico de señales

El flujo en la válvula de control tiene características típicas inestables, y la mezcla dinámica puede determinar de manera precisa y oportuna el tamaño instantáneo y variable en el tiempo de su campo de flujo interno. El procesamiento y análisis de datos en las pruebas dinámicas son extensos e implican muchas cuestiones. Para conocer las reglas, debe obtener datos y resultados reales y confiables. El análisis de espectro y el análisis de forma de onda son los métodos más importantes y básicos en el procesamiento de datos dinámicos. El análisis de espectro y el análisis de forma de onda son independientes y están estrechamente relacionados. Tienen diferencias obvias y pueden transformarse mediante la transformada de Fourier. El análisis de espectro y forma de onda y los métodos de procesamiento de datos estocásticos se han convertido en los métodos más utilizados en el análisis de señales.

6. Etiquetas

Combinando resultados de procesamiento de datos experimentales y simulaciones numéricas, podemos sacar las siguientes conclusiones:

(1) Debido al desarrollo y uso de un conjunto completo de sistemas de prueba para estudiar la Estabilidad de trabajo de las válvulas de control, incluida la plataforma de prueba de presión dinámica de alta frecuencia de la válvula de control, el sensor de presión dinámica de alta frecuencia micro piezoresistivo y otros equipos y tecnologías de prueba, que pueden estudiar el mecanismo de vibración inducida por líquido en el cuerpo de la válvula.

(2) En la prueba, el microsensor se insertó directamente en partes clave del cuerpo de la válvula, como la sección de estrangulación del asiento de la válvula y el cabezal del núcleo de la válvula, y se utilizó un sistema de adquisición dinámica de alta frecuencia. Se utiliza para realizar mediciones multidireccionales y de rango de trabajo múltiple. Procese y analice los datos de la prueba de presión dinámica de alta frecuencia en la válvula mediante análisis de espectro y análisis de correlación. El método es sencillo, práctico y fiable.

(3) En la prueba, la vibración del vástago de la válvula-núcleo de la válvula tiene razones y formas complejas, que están relacionadas con la pulsación del flujo de aire inestable en la válvula.

Dependiendo de la forma del modo, hay vibraciones horizontales y axiales en direcciones iguales y verticales. Dependiendo de la naturaleza de la vibración, existen ** vibraciones y vibraciones forzadas. Desde la perspectiva de los factores que causan la vibración, existen vibraciones inducidas por la formación de vórtices y también existen combinaciones de vibraciones con diferentes propiedades.