Studie zu Leistungsverbesserungsmethoden von energieerntenden Regelventilen zur Energieversorgung in marinen intelligenten Rohrleitungsnetzen

Um eine rechtzeitige Ventilreaktion bei Leckagen in marinen Öl- und Gasrohrleitungsnetzen sicherzustellen und dadurch die Auswirkungen solcher Leckagen auf das marine Ökosystem zu minimieren, stellt die Bereitstellung einer kontinuierlichen und stabilen Stromversorgung für Rohrleitungsnetze in Offshore-Umgebungen weiterhin eine Herausforderung dar. Die Integration eines Läufers in das Ventilgehäuse eines Regelventils zur Nutzung der durch das Ventil strömenden Fluidenergie zur Stromerzeugung ist eine vielversprechende Lösung. Aktuelle Studien betonen jedoch nicht die Auswirkung der Ventilkörperstruktur – und dieser Forschungsstand „Priorisierung von Läufern gegenüber Ventilkörpern“ unter Vernachlässigung der Kopplungswirkung ist zu einem wesentlichen Engpass für den weiteren Fortschritt der auf Regelventilen basierenden Wasserkrafttechnologie geworden. Basierend auf dem Konzept der Form-Eigenschaft-Kollaboration berücksichtigt diese Studie durch die bidirektionale Steuerung von Formoptimierung und Leistungsverbesserung vollständig die Kopplungscharakteristika von Läufer und Ventil, modifiziert die geometrische Konfiguration des Ventilgehäuses und erhöht die Leistung des energieerntenden Ventils. Basierend auf einem experimentell validierten CFD-Modell zeigt die Studie die Einflussgesetze der Ventilöffnung und der charakteristischen Parameter der neuen Ventilgehäusekonfiguration (strömungsaufsammelnder Ablenkwinkel und Oberflächenrillen) auf die Fluidregelungsleistung und die energieerntenden Eigenschaften des Ventils auf. Die Ergebnisse zeigen, dass die strömungsaufsammelnde Struktur und die Oberflächenrillenstruktur des Ventilgehäuses einen signifikanten Einfluss auf die Leistungsverbesserung des energieerntenden Regelventils haben.