調(diào)節(jié)閥的流量特性研究較多，其工作的穩(wěn)定性（如是否出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲過大等）研究也十分必要[1~4]。該文利用試驗(yàn)研究閥內(nèi)流場對(duì)閥門工作穩(wěn)定性的影響
1 調(diào)節(jié)閥試驗(yàn)系統(tǒng)
調(diào)節(jié)閥試驗(yàn)是在多種壓比和相對(duì)升程工況下進(jìn)行的
壓比定義為：
式中L為調(diào)節(jié)閥的閥桿提升高度；Dm為閥碟_閥座的配合直徑
為了全面認(rèn)識(shí)閥體內(nèi)復(fù)雜結(jié)構(gòu)形成的復(fù)雜流動(dòng)特性，在閥腔進(jìn)口、閥腔頂端、閥座喉部、閥座漸擴(kuò)段、閥碟頭部等多個(gè)關(guān)鍵部位設(shè)置了動(dòng)態(tài)壓力測點(diǎn)。通過對(duì)上述諸測點(diǎn)的動(dòng)態(tài)壓力變化和閥桿振動(dòng)特性測試及相應(yīng)的結(jié)果，進(jìn)行各點(diǎn)測量數(shù)據(jù)的處理和結(jié)果的關(guān)聯(lián)分析，可以得出在不同工作條件下閥內(nèi)流動(dòng)特性
試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，所用工質(zhì)為空氣。為使進(jìn)口氣流均勻性較好，由壓氣機(jī)高壓氣源來的空氣經(jīng)過擴(kuò)壓段、穩(wěn)壓筒、收斂段后進(jìn)入調(diào)節(jié)閥，氣流經(jīng)閥碟和閥座間的環(huán)形通道后流入閥座，經(jīng)閥座漸擴(kuò)段擴(kuò)壓后進(jìn)入排氣管道，將排氣管道引入地下排氣口后排出室外，以降低噪音。氣流進(jìn)口和出口方向成90° 本文來自織夢(mèng)
試驗(yàn)中，氣體流量、靜壓、溫度設(shè)有專門的測量管段和儀器
試驗(yàn)系統(tǒng)的不確定度如下：動(dòng)態(tài)壓力為0.1%，靜態(tài)壓力小于1%，流量為1.5%
2 動(dòng)態(tài)壓力傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
2.1 微小型動(dòng)態(tài)壓力傳感器
為了盡可能減少接觸測量對(duì)調(diào)節(jié)閥內(nèi)流場的干擾，采用了美國Kulite傳感器公司生產(chǎn)的壓阻式微小型動(dòng)態(tài)壓力傳感器。該傳感器集成硅敏感元件，并采用光刻法制成很小尺寸，從而使傳感器具有很高的固有頻率，低遲滯和優(yōu)良的熱性能和環(huán)境性能，*的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，并且牢固耐用。試驗(yàn)選用的是XCQ-062系列，傳感器尺寸為：直徑Φ1.6mm，長度12mm，工作溫度范圍為-55~204℃，固有頻率為330~500kHz，測量精度為滿量程的0.1%，被測介質(zhì)為非導(dǎo)電性、無腐蝕性的液體和氣體
由于傳感器過于微小，試驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)和制造了專門的緊固裝置，以便于安裝和拆卸，如圖2所示。使用線切割技術(shù)，套筒壁面上有螺釘以緊固傳感器。緊固裝置安裝在測試采集系統(tǒng)的信號(hào)線接頭裝置中，安全可靠
織夢(mèng)內(nèi)容管理系統(tǒng)
壓力傳感器的校準(zhǔn)方法一般包括靜態(tài)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，且*行靜態(tài)校準(zhǔn)。但要給出一些標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)壓力是比較困難的，所以目前一般仍采用靜態(tài)標(biāo)定。經(jīng)驗(yàn)表明，只要整個(gè)測壓系統(tǒng)的響應(yīng)頻率足夠高，采用靜態(tài)標(biāo)定過的測壓系統(tǒng)來測量動(dòng)態(tài)壓力，結(jié)果是有足夠精度的。文中試驗(yàn)采用了測壓范圍為0~0.35MPa和0~0.17MPa兩種傳感器，滿量程輸出為100mV。兩種微傳感器的靜態(tài)標(biāo)定結(jié)果如圖3所示
2.2 高頻動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
高頻動(dòng)態(tài)采集和分析系統(tǒng)可以進(jìn)行多通道并行動(dòng)態(tài)采集，具有高速、大容量和瞬態(tài)數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)，是集測量、分析、結(jié)果輸出為一體的高性能綜合性測量系統(tǒng)。由于每個(gè)通道都自帶A/D和緩沖器，因而不會(huì)因?yàn)橥ǖ罃U(kuò)展而使zui高采樣率下降或存儲(chǔ)深度下降。它的基本工作方式是按采集_處理_再采集_再處理的順序進(jìn)行工作。系統(tǒng)zui高采樣率為1.25Msps、采樣精度為12bit，能夠及時(shí)響應(yīng)閥內(nèi)非定常流動(dòng)的參數(shù)及其變化
3 動(dòng)態(tài)信號(hào)處理
調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流動(dòng)具有典型的非定常特性，動(dòng)態(tài)測量能夠準(zhǔn)確及時(shí)地確定其內(nèi)部流場的瞬時(shí)值以及它隨時(shí)間而變化的量值。動(dòng)態(tài)測試中數(shù)據(jù)處理分析內(nèi)容廣泛，其中頻譜分析和波形分析就是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理中zui重要和zui基本的方法。頻譜分析和波形分析既相互獨(dú)立又密切相關(guān)，它們之間有明顯的區(qū)別，通過傅立葉變換可以相互轉(zhuǎn)換。頻譜和波形分析與隨機(jī)數(shù)據(jù)處理方法已經(jīng)成為信號(hào)分析中zui常用且有效的方法，文中試驗(yàn)就采用了這些方法
織夢(mèng)內(nèi)容管理系統(tǒng)
頻譜分析系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、信號(hào)放大器、濾波器、數(shù)據(jù)采集器、分析軟件、顯示器和打印機(jī)等構(gòu)成。系統(tǒng)的工作原理如下：物體在外力的沖擊作用后作自由振動(dòng)，其振動(dòng)波形由各階自由振動(dòng)的波形疊加而成。鑒于此，通過計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)，將零件在外力沖擊作用后的振動(dòng)特性轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行頻譜分析，獲得振動(dòng)信號(hào)的各階諧波頻率，即可得到零件的各階自振頻率
在非定常氣流的激發(fā)下，閥門將產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)。由于調(diào)節(jié)閥振動(dòng)形式主要表現(xiàn)為閥桿-閥碟的振動(dòng)，所以在試驗(yàn)中利用頻譜分析和相關(guān)分析進(jìn)行閥桿-閥碟振動(dòng)信號(hào)的處理
4 結(jié)論
將試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果和理論分析結(jié)合起來進(jìn)行研究，可以得出以下結(jié)論：
（1）研制和使用了整套研究調(diào)節(jié)閥工作穩(wěn)定性的試驗(yàn)系統(tǒng)。試驗(yàn)中，將微傳感器直接插入閥座喉部、閥碟頭部等閥體內(nèi)的各關(guān)鍵部位，利用高頻動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)進(jìn)行多工況范圍和多方位的測量。對(duì)閥內(nèi)高頻動(dòng)態(tài)壓力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用譜分析和相關(guān)分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，方法簡便、實(shí)用、可靠
（2）調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)具有復(fù)雜的成因及形式，但是大多數(shù)振動(dòng)都與流場特性密不可分，閥的振動(dòng)與流型發(fā)生變化有關(guān)。流場強(qiáng)烈脈動(dòng)或振蕩產(chǎn)生很大激振力，可能引起閥強(qiáng)迫振動(dòng)；其脈動(dòng)頻率如果與閥的低階固有頻率相同時(shí)，就可能引起大幅共振
織夢(mèng)內(nèi)容管理系統(tǒng)
（3）調(diào)節(jié)閥流場的脈動(dòng)壓力幅值大，不一定會(huì)使閥門產(chǎn)生共振，但一定會(huì)引起調(diào)節(jié)閥的不穩(wěn)定。適當(dāng)改變閥桿-閥碟固有頻率是zui便利、zui有效的改善調(diào)節(jié)閥不穩(wěn)定狀態(tài)的途徑
（4）雖然閥座擴(kuò)散角的增大可以提高調(diào)節(jié)閥的通流能力，但其過大（超過5°）會(huì)導(dǎo)致氣流在閥座漸擴(kuò)段壁面的分離嚴(yán)重，增加流動(dòng)損失，同時(shí)使流場脈動(dòng)顯著增大，增加閥門的不穩(wěn)定性
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