梭式爆破保护装置关闭时的流场特性研究

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Study on Flow FieId Characteristics of Shuttle-type RupturingProtection Devices in Shutting ProcessM0 Caiyou，ZHU Jiangong，XIANG Beiping，ZENG Xiangwei(School of Manufacturing Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang Sichuan 621010，China)Abstract：In order to research the characteristics of flow field about the shutle-type rupturing protection device in the closedprocess， and to analyze the dynamic characteristics of shuttle-type rupturing protection device in the closed process，numerical simula-tion method was used. In AIDNA software，simulation calculation to the DN50 shuttle-type rupturing protection device was completed。

It is verified the fluid damper plays the role of shutting down slowly in the closed process of the shuttle-type rupturing protection device。

In the same time，the valve core closes rapidly and smoothly. Meanwhile，water atack is reduced. Based on the above advantages，it is helpful for the further research and extension。

Keywords：Shutle-type rupturing protection devices；Fluid damper；Flow field characteristics近年来 ，为了防止在长距离输送管道中产生爆破泄漏事故，提出了-种非能动的梭式爆破保护装置，为石油、供水、化工、发电、航空及核电等系统提供了新的控制元件。它可预先设定-个爆破保护值，达到此值时能快速关闭而制止泄漏事故 。

在梭式爆破保护装置关闭时压力突然降低，引起液体内部压力迅速交替升降，形成水击。水击引发压力的升高或降低，导致管道系统发生强烈震动，引起管道严重变形甚至爆裂。因此 ，在压力管道系统中，必须研究防止和削弱水击作用的措施 。

1 梭式爆破保护装置的结构特点与工作原理梭式爆破保护装置是用于管道运输中管道突然爆破，保护装置突然关闭实现流体断开，阻止泄漏事故进-步发生的-种装置。正常情况下 ，由于流道采用梭形，流阻小，阀芯两侧的压力几乎相等，阀芯处于静止状态。当下游的管道发生爆破，出口压力降低，爆破保护装置入口与出口形成压差，阀芯在克服阻尼的作用下向右移动，并关闭出口制止泄漏事故的进-步发生。

爆破保护装置的结构原理图如图1所示，包括阀芯、阀体、调节器、液压孔、缓冲器等装置，阀芯可作往复运动并且有阻尼件。

器孔器图 1 梭式爆破保护装置结构示意图2 模型建立与参数设置2.1 几何建模考虑到梭式爆破保护装置结构是轴对称模型与ADINA软件建模的复杂性，运用Pro/Engineer三维造收稿日期：2012-07-l7基金项目：四川势技厅应用基础研究资助项 目 (2012JY0050)作者简介：莫才友 (1985-)，男，硕士研究生，主要从事液压系统设计与控制的研究工作。E-mail：mocaiyou###163.con。

第 15期 莫才友 等：梭式爆破保护装置关闭时的流场特性研究 ·85·l-节点1 656速度曲线图5 速度曲线图在管道爆破瞬间，爆破保护装置受压力差的作用自动关闭。由图6可知：在正常工作 1 S后，由于管道爆破后爆破保护装置右端压力突然变为0，节点53、 ： 图6压力曲线图 开口不断减小， 压 力 值又不断减小，直到关闭时，压力又变为0。

综上所述，梭式爆破保护装置在正常工作至爆破关闭过程中，阀芯运动开始与停止时流场内流体压力和速度变化剧烈，容易产生水击，引起管道系统的再次爆破。所以为了防止关闭管道过快，系统增加了缓闭功能 ，在阻尼器的基础上增加了泄压孔、调节器。

当阀芯关闭时，泄压孔 由阀前向阀后泄压，中间连接- 个调节装置，泄压完成后自动关闭。阀芯关闭时，压力瞬间增大，通过泄压孔可以泄出部分压力，降低水击对管道系统的影响。增加泄压孔与调节器后，阀芯在关闭过程中移动平稳，减少了水击对管道系统的破坏，提高了管道运输的稳定性与安全性，延长了梭式爆破保护装置的寿 。

4 结论对梭式爆破保护装置阀体内的流厨行流固耦合仿真计算，验证了流体阻尼器在梭式爆破保护装置关闭过程中起到了很好的缓闭作用，流场压力分布对称，阀芯在闭合过程中快速平稳，减小了水击对管道系统的破坏，为其性能研究和结构优化提供了-定的数据参考，有利于梭式爆破保护装置的进-步研究与应用。