ROSS电磁阀内部流动特性分析

　　ROSS电磁阀内部流动特性分析
 

　　ROSS电磁阀流量特性近似于线性。朱预等人详细分析了液压系统中常用的圆形阀口三通滑阀的静态特性，推导了该阀的压力流量方程，绘制了无量纲压力流量特性曲线，得到了该阀的零压力增益、流量增益和压力流量系数。
 

　　ROSS电磁阀与球阀是同一角度行程控制阀，但阀体为圆柱形，阀芯中部为三通管，支撑体为十字肋板结构，可改变介质的流向、分流和流量调节。这个阀门位于比例肥料的入口。水通道阀门的部分水平出口流入肥料吸收室进行流体力学肥料吸收，其余部分则从阀门的垂直出口流出，直接与水肥混合参与灌溉。通过改变阀角，改变水分进入肥料吸收部位的比例，从而改变肥料的肥料比例。这种阀门结构不同于现有的三通阀，对这种阀门的研究很少。
 

　　随着计算流体力学的发展，CFD技术在泵阀流场分析中的应用已成为一种普遍的手段。通过模拟和试验，对三通阀的调节特性进行单独的研究，有助于提高三通阀的结构，为改善三通阀的结构提供参考，并将其作为独立部件应用于管道中。
 

　　采用FLUENT软件对三通流量控制阀的分流比和内流特性进行了数值模拟，并对试验结果进行了验证。
 

　　ROSS电磁阀主要结果如下：1)当阀芯旋转位置在15°~75°之间时，三通流量调节阀可以有效地分流。随着调节阀角度的增大，水平分流比增大到0.55，然后下降到0.40，继续增大到1.00，与水平流出面积与总流出面积的比值相同。
 

　　2)ROSS电磁阀角度的增大，阀入口和阀芯的过流面积减小后对称增大。45°为点，进口管道压力增大后减小，45°为峰值和对称点，压力曲线越高，但变化趋势和曲线形状相同。
 

　　3)ROSS电磁阀阀门入口与阀芯之间连接部分的流动面积急剧减小，节流效应导致阀门进口管道的流量和压力。
 

　　(1) A型安装在设备上的手动操作阀，这类阀门安装在发生泄漏但不会发生火灾的场所；此处一般为工艺阀门。
 

　　(2) B型安装在工艺管道上的手动操作阀；这类阀门安装在离着火泄漏点25英尺(7.6m)以外的场所，且阀门尺寸不大于8英寸，压力等不超过ASME CLASS300。此处一般为工艺阀门。
 

　　(3) C型安装在工艺管道上的动力操作阀；这类阀门安装在离着火泄漏点25英尺(7.6m)以外的场所，且阀门尺寸大于8英寸，高度不高于15英尺，压力等超过ASME CLASS300。
 

　　(4) D型动力操作的阀门，并能通过安装在现场和控制室的按钮关闭阀门。这类阀门的安装位置没有太多限制，但控制按钮应安装在离着火泄漏点40英尺(12.2m)以外的火灾危险区以外。火灾危险区域Fire Zone内的执行机构、控制电缆、动力管路等采用防火设计或者设计成火灾情况下，操作不会失效，配管配线的支架也采用防火设计。
 

　　ROSS电磁阀根据实际工程经验，我们平常接触的紧急隔离阀EBV一般采用D型的要求。
 

　　而在执行机构的选择上有电动、气动、液动等，下文以气动执行机构为例进行论述。根据际电工委员会(IEC)对调节阀(外叫做控制阀Control Valve)的定义，调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成。
 

　　二、阀体部件的耐火/fire-test
 

　　阀门耐火定义为阀门在高温火焰中保持正常工作的能力，是衡量阀门安全的重要指标之一，阀门的耐火试验是确定其耐火的方法。
 

　　需要注意的是，阀门具有耐火，并不是指阀门在高温火焰中*不漏，一直不漏；而是指阀门在高温火焰中，在一定时间内(一般30分钟)允许一定的泄露量(阀门耐火试验主要的泄漏指标及操作要求有火烧期间内漏、火烧期间外漏、冷却后低压试验及操作试验等)。故在SH/T3005-2016中，针对阀体、阀内件、阀盖与填料上均提出了本质fire-safe要求。
 

　　ROSS电磁阀工程实践中，上游没有提出防火要求，该如何判定该阀是否需要fire-safe呢，一般在材料等规定中，比如工艺阀会注有“防火、防静电、防喷出”等安全要求，此时即可认为该阀需要fire-safe。
 

　　耐火试验不仅仅有API标准，还有其他家和组织的标准，在工程中要区别对待(主要是美API和欧洲BS, ISO)。
 

　　ROSS电磁阀当该阀是防火用紧急切断阀时(可以认为在Fire Zone内)，分为以下两种情况：
 

　　情况一：工艺要求火情下，该阀立即动作。
 

　　在火灾发生时，工艺要求切断物料起到隔离作用，可以在时间有效控制火情，进而为下一步的消防灭火工作创造有利条件，避免恶性安全事故发生。在此要求的情况下，选择满足API标准耐火的阀门就可以满足fire safe要求(除了执行机构)。
 

　　对于执行机构可以不做要求。毕竟此时需要的是满足工艺要求的阀门按需动作(时间要求)，切断物料起隔离作用。于阀门的动作时间，一般以工艺要求为主(考虑水锤和汽锤原因，也可能是慢动作，慢动作过长，也要根据实际情况考虑执行机构的防火要求，装置内很少很少此类要求)。
 

　　ROSS电磁阀除此之外，可以故障安全位置(一般FC)模式的弹簧复位型执行机构；或者采用在执行机构上安装易熔塞；或者在靠近阀门的一段气源管线选择耐日晒的易熔断材质(比如聚乙烯管)等等，实现在火灾时执行故障安全位置(一般FC)要求。这些都是从本质安全角度考虑的设置要求。
 

　　当然，也有一种观点认为，执行机构也做防火设计(防火罩)，以避免因火灾损坏执行机构导致阀位失控。采用在执行机构上安装易熔塞。