[发明专利]迷宫碟片减压阀内部降压流动特性的计量测试和控制方法

说明书

本发明公开了一种迷宫碟片减压阀内部降压流动特性的计量测试和控制方法。搭建循环式管道回路，安装迷宫碟片减压阀，冲水和加压；分为多段子流道，取纵向截面安装压力应变片和流量计；检测获得压力值和流速值，再计算调和平均值；绘制不同截面处的调和平均值随进口压力变化的离散曲线，绘制不同进口压力对应的能量耗散图谱，插值计算并确定临界能量耗散值；调节阀开度并调整迷宫碟片套筒中迷宫碟片的层数获得能量耗散图谱；动态测试中获得实时的能量耗散值并与临界能量耗散值进行对比来进行控制。本发明能自适应调节试验测试，运行操作优化控制，并实现复杂服役环境迷宫碟片式减压阀空化/冲蚀失效临界特性的自解除，定量计量测试方法精准度高。

技术领域

本发明涉及一种流体阀内的计量测试及控制方法，尤其是涉及一种迷宫碟片减压阀内部降压流动特性的计量测试和控制方法。

背景技术

调节阀在流程工业物料输送过程中起到调节介质压力与流量的作用，是现代流程型工业确保各种反应设备、冷换设备、分馏设备正常运行的关键部件。现有的调节阀在高压差调节过程中，介质容易空化造成气蚀(空蚀)，在存在固体颗粒的工况下，还会出现冲蚀磨损失效问题，气蚀与冲蚀磨损的联合作用，对阀芯的安全稳定运行造成重大危害。相对而言，迷宫式调节阀相对于其它阀门具有高压降、高流速的特点，其内部阀芯碟片上的迷宫流道是产生流体前后压降的核心元件，广泛应用于煤化工蒸汽减压阀、电站锅炉给水泵再循环系统。鉴于石油化工、煤化工、核电工程的运行工况苛刻，高温、高压、甚至临氢工况普遍存在，降压流动过程中易使阀门出现闪蒸空化气蚀现象。空化形成的空泡溃灭产生局部微高压将会使迷宫盘片上的流道遭受极其严重的损伤，导致泄漏，严重影响流量控制精度，继而威胁核心单元装置的正常安全运行。因此，无论是从迷宫阀门的灵敏度、控制的精准度，还是从核心单元的运行可靠性、安全性而言，研究迷宫碟片减压阀内部的降压流动特性以及其调整控制方法都显得极为迫切。

针对迷宫碟片减压阀内部的降压流动特性，现有研究已针对迷宫阀门的降压流动特点，从流量特性和空化机理等方面进行了深入的研究，例如采用串并联的迷宫流道进行降压和调节流量。基于数值模拟得出迷宫阀级数越多，降压越平稳，且对于不同级数迷宫流道的降压流动特性，当级数达到临界级数时，再增加级数所获得的降压收益相对较小。基于不同尺寸的迷宫流道的降压流动特性，现有研究提出基于分流和对冲相结合的迷宫流道，随进出口宽度的增加，流量呈增长趋势，出口压力和速度呈现下降趋势，从而设计出新型流道结构满足流通要求。在此基础上，亦有研究提出在最小流量阀上添加连接槽对迷宫流道进行优化，保证流体介质的最小压力值始终大于饱和蒸汽压的值，从而避免空化的现象产生。

综上，目前已有研究主要针对迷宫阀的流动特性、降压机理等方面开展研究，从而设计新型流道、改进流道尺寸、增添辅助装置避免空化现象。但是现有研究主要是基于数值模拟开展的，对于迷宫阀阀芯流道内的降压流动特性缺少精准的量化计量测试方法，以数值模拟为基础的迷宫阀调控则存在控制精度不高、调节滞后的问题。

发明内容

为了克服背景技术领域中现有方法存在的问题，本发明的目的在于提供一种迷宫碟片减压阀内部降压流动特性的计量测试和控制方法，该方法可以实现迷宫减压阀迷宫流道内压力、流速以及能量耗散的实时动态计量监测，从而为避免迷宫碟片的流道空化/冲蚀失效提供控制方式，实现迷宫碟片调节阀的调节控制，提升其调节控制精度，避免空化现象，有利于延长迷宫碟片减压阀的使用寿命和安全稳定运行周期。

为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

方法测试和控制步骤如下：

1)搭建循环式管道回路，循环式管道回路中间区域设置测试阀门管段，在测试阀门管段内安装迷宫碟片减压阀，利用循环泵和加压泵对循环式管道回路中进行冲水和加压，确保迷宫碟片减压阀进口压力处于10.7MPa～14.7MPa之间；

2)对于安装于迷宫碟片套筒，按照径向流通方向分为多段子流道，每段子流道的中部取截面，沿多个子流道的纵向截面所在的流道内壁设置分别安装n个压力应变片和m个流量计；