天然气分输减压阀流场分析及耦合应力场计算

◀管道工程▶ 天然气分输减压阀流场分析及耦合应力场计算 ∗ 张 波 １ 李玉坤 １ 井荣娟 ２ （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 １８０ ＭＰａ， 阀套处最大应力为 １２６ ＭＰａ； 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 １７０ ＭＰａ， 阀 笼处最大应力为 １０６ ＭＰａ， 阀套处最大应力为 ７３ ＭＰａ； 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： Ａ ｄｏｉ： １０􀆰 １６０８２ ／ ｊ􀆰 ｃｎｋｉ􀆰 ｉｓｓｎ􀆰 １００１－４５７８􀆰 ２０１５􀆰 １０􀆰 ０２７ Ｆｌｏｗ Ｆｉｅｌｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｓｔｒｅｓｓ Ｆｉｅｌｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｖａｌｖｅ Ｚｈａｎｇ Ｂｏ１ Ｌｉ Ｙｕｋｕｎ１ Ｊｉｎｇ Ｒｏｎｇｊｕａｎ２ （１． Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ （Ｈｕａｄｏｎｇ）； ２􀆰 ＥＮＮ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ􀆰 ， Ｌｔｄ􀆰 ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｖａｌｖｅ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｈａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｕｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｖｅｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｉｓｓｕｅｓ ｌｉｋｅ ｖａｌｖｅ ｂｏｄｙ ｆａｉｌ⁃ ｕｒｅ， ｒｅｄｕｃｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｇａｓ ｌｅａｋｓ􀆰 Ｔｏ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅ， ｔａｋｉｎｇ ＲＭＧ５３０ ｖａｌｖｅ ａｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｂｊｅｃｔ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅ......