高速透气阀开启过程的气动建模与实验研究.pdf

2012年9月
机床与液压
P
第40卷第17期
MACHINE TOOL& HYDRAULICS
Vol 40 No 17
DOI:10.3969j.issa.1001-3881.2012.17.008
高速透气阀开启过程的气动建模与实验研究
樊继开,王存堂
(江苏大学机电控制技术研究所,江苏镇江212013)
摘要:为了研究高速透气阀开启过程中气体的流动特性及其影响因素,首先根据透气阀的工作原理和工作过程,提出
相应的假设条件,进而基于能量守恒定律、流体力学理论,建立透气阀开启过程的气体流动模型,并用 MAHLAB软件对模
型进行求解和分析,得到了油舱容积分别为100m3,1000m3时气体的压力、流速和流量随时间的变化关系,以及气体的
流动特性与阀口的流量系数、阀口面积、气体的温度和密度以及绝热指数有关的结论。实验的结果与计算的结果吻合。
关键词:流体传动与控制;流动模型;曲线插值
中图分类号:TH138.52+1文献标识码:A文章编号:1001-3881(2012)17-026-5
Aerodynamic Modeling and Experimental Research of Open Process
on the High Speed Vent Valve
FAN Jikai, WANG Cuntang
Mechanical and Electrical Control Technology Research Institute
Jiangsu University, Zhenjiang Jiangsu 212013, China
Abstract: The corresponding assumptions were put forward firstly, according to the working process and principle of the high
speed vent valve in order to study the flow characteristics of gas and their influencing factors during the open process. Then, the gas
flow model of the open process was established based on the law of conservation of energy and the Fluid mechanics theory. At the same
time, the MATI AB software was used to solve and analyze the model. The relationship among the gas pressure and flow rate and ve-
locity changed along with the time was obtained when the oil tank volume was at 100 cubic meters and 1 000 cubic meters respectively
The conclusion that the flow characteristics of gas was related to the flow coefficient of valve port, the area of port valve, the gas tem-
perature and density and adiabatic index was drawn as well. The calculation results are in agreement with the experimental results
Keywords: Eluid transmission and control; Flow model; Curve interpolation
货油舱高速透气阀是控制式透气系统必须装备的联而成。上阀体密封座7镶嵌在上阀体8上部,真空
压カ/真空,用于石油、化学品、液化石油气、液阀1与三通下阀体9的側面端口通过接头固定连接,
化天然气运输船舶及超大型油船生产储油系统,可以导轴3置于上阀体8和上阀体密封座7的腔内,该阀
释放货油舱内的油气压力,确保船舶航行、装卸和加杆上部伸出上阀体密封座7且固定连接导流体2,导
载过程中舱内维持正常的压力2。它的工作性能以轴上方装有上、下磁环5、6,导轴下部设置有配重
及可靠性对保证油罐及储油的安全性至关重要。目前块4。图1(b)是透气阀的实物图。
该领域的研究主要集中在透气阙的结构改进方1.2エ作原理
面-3],作者从该阀启闭特性的角度考虑,建立了高
这种透气阀采用配重块重力、永磁力、腔气体
速透气阀开启过程的气体流动模型,分析了该阙开启压力等相平衡的原理来控制阀口的开启和关闭。在装
过程压力、流速和流量随时间的变化规律及其影响因载和压载作业工况下,当阀内气体的压力高于压力阀
素,为透气阀的优化设计和性能评估提供了理论依设定的开启压力值时,高压气体就克服配重块的重力
据
和镶嵌在上、下磁环5、6内的上下磁铁之间的引力
1高速透气阀的结构及工作原理
而顶开导流体2以每秒几十米甚至上百米的速度垂直
1.1高速透气阀的简化结构
向上排至高空消散,当阙内压力降至压力阀的设置值
髙速透气阀的简化结构图如图1(a)所示,主要以下时,导流体便在磁铁引力和配重块的重力作用下
包括压力阀和真空阀两部分,其中压力阀又由上阀体自行复位,致使压力阅关闭;同理,在卸载工况下
密封座7、上阀体8、三通下阀体9和阀座10四级串阀内的负压降至真空阀的设定压力时,外界空气便顶
收稿日期:2011-08-30
基金项目:江苏省重大科技支撑与自主创新专项引导资金项目(BF2008093)
作者简介:樊继开(1985-),男,硕士研究生,研究方向为机电液一体化。E-mail:fan_ji_kai(@163.com。