本文针对干煤粉气化工艺中的高压差放空调节阀易磨损、卡涩、寿命短等问题,提出一种具有双阀芯、双密封面的新型调节阀,实现了高差压气载煤粉恶劣工况下阀门的长周期稳定运行。

阀杆填料密封系统性能是控制阀整机性能的重要影响因素之一。针对流程工业中普遍使用的阀杆填料密封系统型式,分析了该类密封系统的密封机理及主要失效形式,并从密封系统的性能计算、模拟分析、性能评价、性能试验研究及装置等多个方面总结了阀杆填料密封系统性能研究的技术进展。通过分析与总结,讨论了目前相关研究的不足之处:未重视填料密封系统的摩擦性能指标、未考虑阀杆运动形式及不同服役条件等因素影响、尚未建有全面综合性能试验装置等,并指出了未来研究的方向与重点,即应综合考虑阀杆填料密封组合在生产制造、现场服役等环节的影响因素,并开展更为全面而系统的性能分析与试验研究工作。

针对阀门填料选型计算缺乏依据、填料装配依靠工人经验的问题,通过对填料密封理论进行研究,分析了填料预紧力、填料高度、介质温度对阀杆填料密封性能的影响,设计了一种部分回转阀门填料密封试验装置,能模拟不同介质、不同温度以及阀杆部分回转等真实工况,可准确加载不同的填料预紧力,精确测量阀杆的摩擦力矩,进行填料逸散性检测,并评估阀杆填料密封性能。利用该装置针对柔性石墨填料进行了初步试验研究,实现了径向比压系数R的间接测量,得出轴向预紧力适宜区间为12~20 MPa,验证了装置具有较强的先进性。

通过数值模拟的方法，模拟高压差运行工况，对设计的最小流量调节阀的调节特性进行分析研究。模拟试验的结果表明迷宫流道结构能达到均匀降压，提高节流副的阻力系数，减小流体在阀门流道中产生汽蚀的可能性，为保证阀门的使用寿命和可靠性提供理论依据。

为了研究迷宫式调节阀的流量特性，利用CFD方法对其内部流场进行了模拟，得到流场中压力和速度分布，计算流量系数并得到流量特性。模拟试验结果表明迷宫流道结构能达到均匀降压，调节阀流量特性为线性，符合预期目标。

介绍了核级仪表阀抗地震冲击分析的要求。基于有限元分析方法，应用ANSYS对有、无压力和热预应力的情况进行了对比研究，计算阀门整机的振动模态以及在承受地震载荷共同作用下的应力及变形，然后根据ASME规范对阀门的工作部件做出应力评定和强度校核。结果表明，该波纹管核级仪表阀在标准地震载荷及设计组合载荷作用下能保持结构完整性和可运行性。

从结构设计、材料选择、阀门低温性能试验及检验等方面对 LNG 低温阀门展开研究，主要内容包括长颈阀盖结构设计、体腔防异常升压结构设计、防静电结构设计、低温环境下密封结构及防火结构设计、承压部件及内件材料选择、阀门低温环境下检验与试验分析等，为 LNG 低温阀门的产品设计、制造提供有意义的参考。

介绍了LNG低温球阀阀盖颈部温度场的影响因素。利用ANSYS有限元软件对阀盖颈部的温度场进行了数值模拟,结果显示,填料函底部温度处于操作温度以上,说明了阀盖颈部设计是合适的。研究了不同因素下的填料函温度场分布,为进一步的研究提供了方向。

通过对中线蝶阀启闭过程中的流场进行二维动态数值模拟计算,得到了不同开度下阀后流体涡旋的演化规律。结果表明：随着开度的减小,流体经过蝶阀后,在蝶阀下游形成了一对旋向相反的对称涡,进而发展成非对称涡,最终演变成为多个非对称涡结构。同时,流体经过蝶阀后在蝶板下游边缘发生空化,当开度在14°左右时,气含率达到最大值0.79。空化促进了局部小尺度涡的产生,小尺度涡的发展和消亡加剧了蝶板运行过程中的振动,进而产生噪声。

煤粉流量控制阀是煤粉气化炉生产负荷调节与氧煤比控制的关键设备。在分析壳牌煤粉气化炉煤粉流量控制阀(接管内径54mm)的工业运行数据时,将高压氮气输送的浓相煤粉简化为等效密度的单相流体,比照控制阀气液双相流等效密度法来处理煤粉与氮气混合物的质量流量,将阀门的已知固有流量特性修正为煤粉与氮气混合物的流量特性,建立了偏差分别在±20%,±15%和±25%以内的控制阀的煤粉与氮气混合物流量系数、煤粉质量流量和阀门压降的计算模型。