大型水轮发电机组调速器分段关闭阀及事故配压阀出现的内漏问题,是关乎水电机组及电网安全可靠运行的重要因素。当在更换液压滑阀密封与阀芯后得不到较好的解决阀组内漏问题时,将滑阀式分段关闭阀及事故配压阀更换为二通插装式液压阀集成控制块结构是解决上述问题的可行方法。通过使用二通插装式液压阀集成控制块结构控制水电站水轮机导叶分段关闭和事故停机,可提高水轮发电机组运行可靠性,随着已建和再建水电机组单机容量不断增加,二通插装式液压阀集成控制块结构分段关闭阀及事故配压阀也将扮演重要角色。

液压阀是液压系统中最为重要的控制元件,液压阀的可靠性对液压系统整体的可靠性有着非常重要的影响。大型的多路阀是常见的一种液压阀,阀芯在运动过程中非常容易出现因阀体的形变造成的阀芯卡滞。通过采用有限元的分析方法,分析了阀体在不同拧紧力矩的情况下阀体整体的形变和阀体孔的形变,优化了阀芯与阀体的最佳配合间隙。

提出以节流槽内节流面的串并联效应确定二节矩形节流槽阀口面积的原则,推导出阀口面积的计算公式并编制了阀口面积的计算程序;在此基础上对二节矩形节流槽的流量特性进行了试验,试验表明二节矩形节流槽阀口的流量系数是单节矩形槽阀口流量系数的组合,流量系数在阀口开度较小或接近全开时流量系数快速增大,在阀口开度中间区段流量系数较小,在二节节流槽的交界处流量系数增大,流出节流槽方向的流量系数比流入方向约大0.1;提出了反映节流槽阀口流量控制特性的参数阀口流量面积Aq,阀口流量面积为阀口面积和流量系数的耦合函数,与阀口面积及流量系数传统概念相比,阀口流量面积更加合理地表征了阀口几何面积和阀口形状对流量的控制作用。

基于阀口流量压差特性试验和矩形阀口面积计算,对滑阀上矩形节流槽阀口的流量系数进行研究,获得滑阀矩形节流槽阀口流量系数及其变化规律.研究发现：滑阀矩形节流槽阀口流量系数与阀口开度、液流方向、截面深宽比和截面水力直径关系密切,阀口开度较小时流量系数接近于1,随着阀口开度的增大而逐渐减小,在阀口中间区段接近于常数,在接近全开度时流量系数又快速增大;流入节流槽方向的流量系数比流出方向大0.05-0.10;流量系数随矩形节流槽截面深宽比增大而增大,并随截面水力直径增大而有所增大.

以单节U形节流槽非全周滑阀为研究对象,采用RNSκ-ε模型,利用场协同理论、机械能耗原理及Ω涡识别方法对流场进行了后处理,分析了不同流向时节流槽内部流场参数分布特征。结果显示:流入方向节流槽能耗主要由液流入口加速、射流液固撞击、离心效应涡流及出口流动减速产生;流出方向节流槽能耗主要由入口加速、槽内涡流及出口流动减速产生。不同流向时能耗机制的差异性造成不同流向时流量系数不一致,出现流量滞环现象。

针对大功率变速箱液压滑阀在污染环境下的配合间隙泄漏现象，设计搭建了间隙泄漏量的试验台，对滑阀进行了漏油特性试验研究，并通过颗粒计数器分析了流经间隙的污染颗粒尺寸的分布规律。综合考虑了配合间隙大小以及污染油浓度等影响因素，建立了不同配合间隙下的滑阀二维模型，并利用Fluent仿真软件对滑阀内部颗粒分布与间隙泄漏进行数值仿真研究，数值模拟结果与试验数据较吻合。研究结果对液压滑阀的抗污染设计具有工程指导意义。

以小通径滑阀为研究对象，针对阀芯凹角处旋涡对滑阀内部流场及性能的影响，提出了将阀芯凹角改进为圆弧型，用CFD软件Fluent对仿真模型进行稳态研究，得到了阀内流场的速度和湍动能分布规律：在开口恒定，入口流量相同的条件下，随着圆弧半径的增大，阀内最大速度和最大湍动能减小，但并不能完全抑制阀芯凹角处旋涡的产生。结合阀内流场流线图，将圆弧型结构进一步改进为斜角加圆弧型。对比分析表明，斜角加圆弧型结构可更有效平缓流场，抑制阀内旋涡的产生和发展，降低阀内湍动能的损失，提高能量利用率。

液压滑阀在工作过程中常常因黏性加热而出现阀芯热卡紧现象，基于流固耦合共轭传热方法。运用COMSOL软件对滑阀内的热一流一固多物理耦合场进行数值计算。结果表明：高温主要集中在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲刷的节流槽壁面，由此产生的阀芯节流槽区域径向不均匀环状凸起变形可能直接导致阀芯卡紧；阀芯最大径向热变形量可达1．31μm，位于节流槽矩形工作边处；黏温特性对滑阀内的黏性加热效应具有消极的影响，含气泡油液却与此相反，导热率与温度的线性关系对滑阀阀芯径向热变形也具有消极的影响；考虑以上因素并不改变滑阀内的温度场分布与热变形特征，而是使计算结果更加符合实际工况。

针对液压滑阀在使用过程中因节流发热而发生的阀芯卡死现象,建立了CFD(Computational F lu id Dynam ics)模型。对不同工作压力、不同径向间隙以及不同开口的间隙内温度分布进行了解析,得到了各种情况下径向间隙内的温度场分布,并对计算结果进行了分析,得出工作压力、径向间隙和开口大小对径向间隙内温度分布的影响,为滑阀设计提供了理论参考。

介绍了2起220MW汽轮机挂闸电磁阀卡涩所造成的故障。提出了判断挂闸电磁阀卡涩的征象：（1）高限卡涩时危急遮断器大滑阀上的警报油压保持工作值，挂闸电磁阀能够带电，但无法实现挂闸，手动顶压电磁阀铁芯无位移，机头打闸时危急遮断器大滑阀下的附加保安油压也相应发生变化；（2）低位卡涩时危急遮断器大滑阀上的警戒油压过低甚至为零，手动顶压电磁阀铁芯无位移，运行机组就地无法打闸跳机。分析了挂闸电磁阀卡涩对机组运行的影响，并提出了防范挂闸电磁阀卡涩的措施。