某冶炼厂蒸汽系统调节阀选型设计与仿真研究

论文摘要

调节阀是控制系统中的关键设备之一。现代工厂的自动控制中,调节阀起着非常重要的作用。针对不同的工艺系统,对调节阀品质的要求也不同。一般来说,对调节阀的研究大多局限在对阀门机械结构的研究,但对于不同型式的调节阀,所使用的系统特性不同,阀门的内部结构不同,且比较复杂,因此不易掌握其工作特性。本文从工艺系统出发,利用仿真手段开展调节阀特性分析和研究,有重要的理论意义和实用价值。本文以某冶炼工厂蒸汽系统原理图为基础,基于流体力学等相关理论,通过推理分析,得出了调节阀和管路系统的数学模型。然后应用大型仿真平台GSE的高精度两相流建模工具JTopmeret进行仿真建模。并针对底层建模技术进行了二次开发,即采用Fortran语言进行手工建模,进一步提高了调节阀模型和管路模型的精度。本文通过对调节阀的仿真建模和试验分析,得到了调节阀工作特性曲线及其流量特性发生畸变的情况,并与理论计算进行对比分析,验证了采用GSE仿真软件进行仿真设计的可行性和可靠性。通过对调节阀流量特性畸变的研究和分析,表明在调节阀在系统中所占压差比例较小时,畸变比较明显,所以在进行调节阀选型设计时,必须要考虑到畸变对阀门流量特性的影响。最后通过对不同的选型设计方案进行的仿真试验和分析,优选出了合理的选型设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.1.1 调节阀的构成及作用
• 1.1.2 调节阀对控制系统的影响
• 1.1.3 仿真方法在调节阀中应用的意义
• 1.2 调节阀发展及存在的问题
• 1.2.1 国内外调节阀的发展
• 1.2.2 调节阀应用中存在的主要问题
• 1.3 计算机仿真及其发展现状
• 1.3.1 计算机仿真的概念及作用
• 1.3.2 计算机仿真的基本过程及特点
• 1.3.3 相关领域的发展状况
• 1.4 本课题的研究意义和主要工作
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 主要工作
• 第二章 调节阀的设计选型
• 2.1 调节阀节流原理及流量系数定义
• 2.2 流量系数的计算
• 2.3 调节阀口径的选择
• 2.3.1 计算流量的确定
• 2.3.2 计算压差的确定
• 2.3.3 管件形状修正
• 2.3.4 调节阀开度的验算
• 2.3.5 可调比的验算
• 2.4 调节阀特性分析及选择原则
• 2.4.1 调节阀的理想流量特性
• 2.4.2 调节阀的工作流量特性
• 2.4.3 流量特性的选择原则
• 2.5 本章小结
• 第三章 仿真软件简介及数学建模方法
• 3.1 大型仿真平台GSE 简介
• 3.2 JTOPMERET 的建模能力及建模机理
• 3.2.1 JTopmeret 的建模能力
• 3.2.2 JTopmeret 的建模机理
• 3.2.3 模块化建模思想
• 3.3 热工流体网络数学模型及求解方法
• 3.3.1 节点模型
• 3.3.2 支路模型
• 3.3.3 节点压力方程
• 3.3.4 模型求解
• 3.4 本章小结
• 第四章 调节阀选型设计及仿真模型建立
• 4.1 调节阀的选型设计
• 4.1.1 排汽调节阀口径选择
• 4.1.2 排汽调节阀特性选择
• 4.2 仿真需求及仿真程度分析
• 4.2.1 仿真需求
• 4.2.2 JTopmeret 模型缺陷
• 4.2.3 仿真程度分析
• 4.3 基于JTOPMERET两相流建模软件进行的二次开发
• 4.3.1 调节阀模型
• 4.3.2 管路模型
• 4.4 设备建模说明
• 4.4.1 调节阀模型
• 4.4.2 管路模型
• 4.5 模型仿真实现
• 4.5.1 在Windows 操作系统环境中的基本建模过程
• 4.5.2 系统仿真模型集成
• 4.6 本章小结
• 第五章 调节阀仿真分析及特性研究
• 5.1 调节阀仿真模型校验
• 5.2 调节阀特性分析及选型
• 5.2.1 选型设计方案一
• 5.2.2 选型设计方案二
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 本文创新点
• 6.3 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 学术论文和科研成果目录