[发明专利]一种多级降压串式液位调节阀结构

说明书

本发明公开了一种多级降压串式液位调节阀结构。阀体竖直空腔内有阀座，阀座上下分为节流阀芯圆柱空腔和缓冲圆柱空腔，节流阀芯圆柱空腔中有阀芯套，阀芯套接阀座，阀芯套安装阀芯，阀芯与阀芯套间设多级串式降压结构；阀体上有阀盖，阀盖将阀芯套轴向压紧在阀座上；流体介质从阀体入口流到缓冲圆柱空腔，经阀座中心通孔后流到节流阀芯圆柱空腔，自阀芯套上端侧壁的通孔流出至阀体与阀芯套间的换向间隙，汇流至阀体的出口流出。本发明针对高压差液位控制阀的服役环境及结构特性进行阀门结构优化，有利于延长高压差液控阀的使用寿命和安全稳定运行周期。

技术领域

本发明涉及流程工业调节阀的结构设计，尤其是涉及一种多级降压串式液位调节阀结构。

背景技术

我国能源资源呈现“多煤、缺油、少气”的现状，故发展现代煤化工产业是保障国家能源战略安全，确保我国在本世纪中叶达到中等发达国家发展水平的重要措施。液位调节阀是重大流程工业关键的特种设备，其调节控制中存在着复杂的流动状态，实际运行过程中故障概率很高且难以预测与防控。例如世界首套百万吨级煤液化示范工程运行中高压差调节阀的磨损失效非常严重。尽管采用了德国SchuF公司的高端产品，且增加2亿多投资将单通道设计为四路并联，但实际单阀的使用寿命仍然较短。液位调节阀的磨损失效严重制约着煤化工装置的生产安全、经济效益和国家示范工程的推广。

高温-高压差液控阀的磨损失效过程与阀体结构、多组分流体的物性、流体域的结构特征、材料性能以及颗粒物的特性等因素密切相关，研究液位调节阀瞬态条件下的气液相变、能量传递和材料响应，开展相关的理论建模和实验研究是极为复杂的。对于高温高压差的液控调节阀，若不能精准把握其内部流道的磨损特性，建立相应的量化磨损特性预测方法，则难以实现基于流动磨损特性预测基础上的液位调节阀流动磨损特性的动态调控。高温高压差液位调节阀的结构优化设计是提升其抗磨损特性的关键途径之一，尽管将液位调节阀的角阀结构调整为多级降压串式调节阀可有效提升调节阀的节流能力，但对于阀芯、阀套，甚至阀芯与阀座之间的抗磨损能力则提出了更高的要求。现有研究成果已针对高压差液控阀的内部空化气蚀特性开展了较多研究，也明确阐明了调节阀计算域内空化气蚀特性与进出口压力差、空化数、空化强度等密切相关，基于CFD的空化气蚀特性预测可用以判断空蚀失效的位置，但遗憾的是尽管可以粗略预测空蚀失效的位置，但无法对空化气蚀特性进行动态调整。此外，对于煤化工系统，特别是煤直接液化系统，从原料制备、反应分离到残渣处理，全过程涉及煤粉固体颗粒的多相流传输，高温高压差液控阀的节流过程还存在着严重的流动磨损问题，一旦出现流动磨损失效，不但会引起停工，而且会造成严重的经济损失。

综上所述，面对复杂的流动与腐蚀环境下高压差液控调节阀门失效问题，根据高压差液控阀的内部流动特性，将其内部流道进行多级降压串式设计，可以显著降低其内部空化气蚀特性。在此基础上，研究多级降压串式液位调节阀内部流道的流动磨损特性，明确流动磨损位置及强度与液控阀进出口压差、调节阀开度的关联关系，从而为液控阀抗流动腐蚀精准调控提供重要理论支撑和技术支持。

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多级降压串式液位调节阀结构，针对高压差液位控制阀的服役环境及结构特性，实现高压差液控阀的多级降压串联结构优化，有利于延长高压差液控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：

一、一种多级降压串式液位调节阀结构：