天然气分输减压阀流场分析及耦合应力场计算

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1、石油机械—１１６—ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０１５年第４３卷第１０期◀管道工程▶∗天然气分输减压阀流场分析及耦合应力场计算１１２张波李玉坤井荣娟（１?中国石油大学（华东）２?新奥集团股份有限公司）摘要：减压阀结构复杂，在工况压力下变形不协调，应力集中严重，容易造成阀体的强度失效，缩短阀体的使用寿命，造成天然气泄漏等问题。为此，以ＲＭＧ５３０减压阀为研究对象，依据实际工况进行了阀体及阀内流体数值仿真计算。计算结果表明，在绝热条件下，耦合应力中热应力占据主导地位，应力最大点位于阀笼节流孔处，为１８０ＭＰ

2、ａ，阀套处最大应力为１２６ＭＰａ；在加热条件下，耦合应力中内压应力占据主导地位；进口管段到阀座拐角处最大应力为１７０ＭＰａ，阀笼处最大应力为１０６ＭＰａ，阀套处最大应力为７３ＭＰａ；在加热条件下阀笼和阀套处的耦合应力比在绝热条件下明显减小，加热可降低阀笼和阀套处应力，延长阀套使用寿命及减压阀可靠运营年限。研究结果可为天然气分输站场工艺流程的设定和阀体结构优化设计提供指导。关键词：减压阀；有限元；流场分析；流固耦合中图分类号：ＴＨ１３４文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０

3、１５?１０?０２７ＦｌｏｗＦｉｅｌｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｕｐｌｅｄＳｔｒｅｓｓＦｉｅｌｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＮａｔｕｒａｌＧａｓＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＶａｌｖｅ１１２ＺｈａｎｇＢｏＬｉＹｕｋｕｎＪｉｎｇＲｏｎｇｊｕａｎ（１．ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｈｕａｄｏｎｇ）；２?ＥＮＮＧｒｏｕｐＣｏ?，Ｌｔｄ?）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｄｕｃｉｎｇｖａｌｖｅｗｉｔｈｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐｒｏｎｅｔｏｈａｖｉｎｇｔｈｅｉｓｓｕｅｓｏｆｕ

4、ｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｅｖｅｒｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｉｓｓｕｅｓｌｉｋｅｖａｌｖｅｂｏｄｙｆａｉｌ⁃ｕｒｅ，ｒｅｄｕｃｅｄｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅａｎｄｇａｓｌｅａｋｓ?Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｉｓｓｕｅ，ｔａｋｉｎｇＲＭＧ５３０ｖａｌｖｅａｓｔｈｅｓｔｕｄｙｏｂｊｅｃｔ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｖａｌｖｅｂｏｄｙａｎｄｔｈｅｆｌｕｉｄ

5、ｓｉｎｔｈｅｖａｌｖｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉ⁃ｔｉｏｎｓ?Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｕｎｄｅｒａｄｉａｂａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｄｏｍｉｎａｔｅｓｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｓｔｒｅｓｓ?Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｉｓｌｏｃａｔｅｄａｔｔｈｅｏｒｉｆｉｃｅｏｆｖａｌｖｅｃａｇｅｗｉｔｈｔｈｅｖａｌｕｅｏｆ１８０ＭＰａ?Ｔｈｅｖａｌｖｅｂｕｓｈｈａｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｏｆ１２６ＭＰａ?Ｕｎｄｅｒｈｅａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｉ

6、ｎｔｅｒｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｏｍｉｎａｔｅｓｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｓｔｒｅｓｓ?Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｆｒｏｍｔｈｅｉｎｌｅｔｔｕｂｅｔｏｔｈｅｃｏｒｎｅｒｏｆｖａｌｖｅｓｅａｔｉｓ１７０ＭＰａ?Ｔｈｅｖａｌｖｅｃａｇｅｈａｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｏｆ１０６ＭＰａ，ａｎｄｔｈｅｖａｌｖｅｂｕｓｈｈａｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｏｆ７３ＭＰａ?Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｄｉａｂａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｓｔｒｅｓｓｅｓａｔｔｈｅｖａｌｖｅｃａｇｅａｎｄｖａｌｖｅｂｕｓ

7、ｈａｔｈｅａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｈａｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｅｅｎｒｅｄｕｃｅｄ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｈｅａｔｉｎｇｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｖａｌｖｅｃａｇｅａｎｄｖａｌｖｅｂｕｓｈ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｉｍｐｒｏｖｅｄｖａｌｖｅｂｕｓｈｌｉｆｅａｎｄｅｘｔｅｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｌｉｆｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｄｕｃｉｎｇｖａｌｖｅ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｄｕｃｉｎｇｖａｌｖｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｌｕｉｄ

8、⁃ｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇ稳提供安全气源的任务，同时也是保证输气干线压０引言力和流量相对稳定的基础。减压阀结构复杂，在工况压力下变形不协调，应力集中严重，容易造成阀分输站是直接联系站场和下游用户安全的纽体的强度失效，缩短阀体的使用寿命，造成天然气带，减压阀在天然气分输站中担负着为下游用户平泄漏等问题。∗基金项目：中