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某冶炼厂蒸汽系统调节阀选型设计与仿真研究

作　者: 沈永凤
导　师: 方成跃
学　校: 中国舰船研究院
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 调节阀 选型 流量特性 畸变 仿真
分类号: TH134
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 课题的研究意义  9-10
    1.1.1 调节阀的构成及作用  9
    1.1.2 调节阀对控制系统的影响  9-10
    1.1.3 仿真方法在调节阀中应用的意义  10
  1.2 调节阀发展及存在的问题  10-12
    1.2.1 国内外调节阀的发展  10-12
    1.2.2 调节阀应用中存在的主要问题  12
  1.3 计算机仿真及其发展现状  12-15
    1.3.1 计算机仿真的概念及作用  12-13
    1.3.2 计算机仿真的基本过程及特点  13-14
    1.3.3 相关领域的发展状况  14-15
  1.4 本课题的研究意义和主要工作  15-16
    1.4.1 研究意义  15
    1.4.2 主要工作  15-16
第二章 调节阀的设计选型  16-35
  2.1 调节阀节流原理及流量系数定义  16-18
  2.2 流量系数的计算  18-20
  2.3 调节阀口径的选择  20-27
    2.3.1 计算流量的确定  21-22
    2.3.2 计算压差的确定  22-23
    2.3.3 管件形状修正  23-24
    2.3.4 调节阀开度的验算  24-26
    2.3.5 可调比的验算  26-27
  2.4 调节阀特性分析及选择原则  27-34
    2.4.1 调节阀的理想流量特性  27-30
    2.4.2 调节阀的工作流量特性  30-33
    2.4.3 流量特性的选择原则  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章 仿真软件简介及数学建模方法  35-46
  3.1 大型仿真平台GSE 简介  35-36
  3.2 JTOPMERET 的建模能力及建模机理  36-40
    3.2.1 JTopmeret 的建模能力  36-37
    3.2.2 JTopmeret 的建模机理  37-39
    3.2.3 模块化建模思想  39-40
  3.3 热工流体网络数学模型及求解方法  40-45
    3.3.1 节点模型  40-41
    3.3.2 支路模型  41-42
    3.3.3 节点压力方程  42-43
    3.3.4 模型求解  43-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 调节阀选型设计及仿真模型建立  46-57
  4.1 调节阀的选型设计  46-49
    4.1.1 排汽调节阀口径选择  46-49
    4.1.2 排汽调节阀特性选择  49
  4.2 仿真需求及仿真程度分析  49-50
    4.2.1 仿真需求  49-50
    4.2.2 JTopmeret 模型缺陷  50
    4.2.3 仿真程度分析  50
  4.3 基于JTOPMERET两相流建模软件进行的二次开发  50-51
    4.3.1 调节阀模型  50-51
    4.3.2 管路模型  51
  4.4 设备建模说明  51-53
    4.4.1 调节阀模型  51
    4.4.2 管路模型  51-53
  4.5 模型仿真实现  53-56
    4.5.1 在Windows 操作系统环境中的基本建模过程  53-55
    4.5.2 系统仿真模型集成  55-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章 调节阀仿真分析及特性研究  57-61
  5.1 调节阀仿真模型校验  57-58
  5.2 调节阀特性分析及选型  58-60
    5.2.1 选型设计方案一  58
    5.2.2 选型设计方案二  58-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章 全文总结  61-63
  6.1 论文工作总结  61
  6.2 本文创新点  61
  6.3 研究展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-68
学术论文和科研成果目录  68

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 控制机件
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