随着集中供热的不断推广,热力管网水力失调现象逐渐凸显出来。自力式流量控制阀作为一种新型水力平衡调节设备,以其调节元件与可变过流面相互作用共同保证阀门输出流量恒定的优越性能,逐渐在热力管网领域中普及。它涉及到流体力学、结构设计、动力学、固流耦合等问题,是流体机械的高新技术产品。而国内产品多以仿制为主,产品的控制精度较低。本文以与华能青岛热电有限公司合作的横向项目为基础,对水力平衡调节和自力式流量平衡阀理论基础进行了研究。根据影响水力平衡的因素,提出了一种新型水力平衡调节方法,根据流体在阀内的运动规律,设计了一种新型自力式流量控制阀,并对其进行了CAE分析和实验验证。具体研究内容如下:(1)通过对热力管网运行调节模型计算确定了影响供热平衡的关键因素,在水力失调原因的分析和研究的基础上,分析了解决水力失调现象的方法,根据现有调节方法和水力平衡调节基本理论提出自适应调节方法。(2)详细介绍了自力式流量控制阀的基本结构和工作原理,根据对流体流动特性的分析推导出影响输出流量恒定的参数。并在此基础上建立和推导了阀芯可变过流面曲线方程和调节元件弹簧计算公式,确定了阀芯可变过流面、弹簧和流体参数之间的几何关系。(3)根据上述计算结果,对自力式流量控制阀各部件进行三维建模。对阀门流场进行静态仿真模拟,得到流场的压力和速度场图。并对阀芯部件进行有限元分析,根据仿真结果对阀芯结构进行了优化设计。设计的新结构阀芯采用双行程结构,扩大了自力式流量控制阀的调节范围,提高控制精度。(4)搭建自力式流量控制阀流量特性实验台,对试制样阀的工作范围、控制精度等特性进行实验分析。实验结果显示:试制样阀输出流量的控制精度达±4%以内,验证了流量控制阀达到了设计要求,达到了实际应用的条件。