在深海管道、超高/低温环境、氢燃料、航空航天等环境中等领域仍然采用进口阀门,因此,亟需开发具有自主知识产权的高性能天然气长输管道阀门。针对当前天然气阀门在驱动扭矩大、密封性能差等共性难题,经过多年“产学研用”协同创新,自主研发了系列天然气长输管道阀门并进行产业化。主要创新点如下:
(1)提出了阀体、阀杆、阀座等关键零部件结构优化设计方法。采用驱动电机、主动齿轮、外套环和阀座等组件,减小了阀芯和阀座之间的摩擦力,提高了密封性能;将闸板与阀体直接连接,所产生的静电直接通过阀体连接排出,保证了阀门的安全性,提高了使用寿命。
(2)提出了多物理场(重力场+流场+温度场+噪声长)的流体仿真分析方法。根据阀门瞬态冲击响应、流固耦合特性等实际应用工况,提出了基于中心差分算法和超松弛迭代的混合求解方法,实现了阀门结构参数与性能匹配性优化,阀门阻力降低 25%,流动噪声减小17%。
(3)设计了一种阀体、阀盖整体结构,提出了新型的焊接连接工艺。采用装配焊接工艺及装配焊接工装相结合的焊接工艺,将阀体、左端管和右短管安装在焊接工装上,再将左端管、右端管、固定板等分别焊接在阀体上,最后进行支撑圈、阀杆等安装,此种方法步骤简单,操作方便,提高了生产效率,降低了生产成本。
天然气长输管道、深海管道、超高/低温环境、航空航天等领域。
该项目获发明专利6项,实用新型专利22 项,外观设计专利2 项。