高压金属硬密封固定球球阀密封性分析及优化

发布时间：2019-10-22 15:38

【摘要】：球阀由于流体阻力小、操作便捷、启闭快速、密封性好和可靠性高等特点,在石化、煤化等条件恶劣的化工业领域中被广泛使用。阀门在石油、煤气等传输通道中起着重要作用,流体传输过程中的运动、停止或者是方向都由球阀的启闭来决定,所以球阀的密封性、使用安全性及稳定性都决定着整个传输装置的正常运行。由于石化、煤化等行业化工原料具有腐蚀性、大颗粒等,其对阀门耐高压、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等性能提出了更高的要求,传统的软密封副较难达到需求,所以含有用金属制作阀座的高压金属硬密封固定球球阀更能适应石化、煤化工行业。金属硬密封球阀通过使用弹簧预紧力和流体压载来让阀座和球体紧密接触从而达到球阀的密封。研究密封比压、以及密封副两接触面的接触问题从而探讨球阀的密封性是非常有意义的,同时这也是本文的主要工作。本文使用密封原理以及非线性接触算法结合计算机应用软件对球阀的密封性进行分析及优化做了如下工作:1)探讨了密封原理、非线性接触算法,结合理论与实际环境推算出密封副上的密封比压、许用比压及必需比压等计算公式。2)以Class1500 NPS14型金属硬密封固定球球阀为研究对象。使用Solidworks建立了球阀各零部件的三维造型以及装配图。使用ANSYS Workbench对球阀模型进行了必要简化并对其进行有限元分析。3)密封性有限元分析表明球阀的球体和阀座某部位存在形变,其可能会导致一定的泄漏量,对此探讨了阀球的弹性接触模量、球体半径、阀座相关尺寸等对泄漏的影响。4)本文对球阀的结构进行了优化改进,提出两种方案:一种是增加阀座长度L1、另一种是在阀座上开槽。有限元分析表明两种方法皆可提升球阀的密封性。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH134

【参考文献】

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8 沈伟钢;于文婕;;我国阀门行业现状与发展趋势[J];科技资讯;2013年17期

9 雷吉平;鄂加强;陈健美;;新型双向硬密封大口径旋球阀性能实验分析[J];中南大学学报(自然科学版);2013年05期

10 付青林;;阀门可靠性技术研究现状和展望[J];中国新技术新产品;2013年03期

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本文编号：2551705