核级球阀快速设计与性能评估技术研究

发布时间：2020-11-13 08:05

　　 随着核电行业的快速发展,核级阀门的市场需求规模不断扩大。核级球阀流阻系数小、结构紧密可靠及口径变化范围广,因此在核电行业中得到了广泛应用。国内阀门企业在核级球阀设计开发中对现有设计资源利用率较低,并且基于CAE技术核级球阀抗震性能仿真技术门槛相对较高,因此核级球阀开发周期长,设计效率低。本文针对企业在核级球阀设计过程中存在的问题,基于企业现有图纸,结合参数化模块化技术和有限元仿真及其二次开发技术,研究核级球阀快速设计与抗震性能评估技术,定制核级球阀性能评估流程,并开发核级球阀产品设计与评估软件,以提高产品设计与研发的效率与质量。首先分析了快速设计需求,研究了核级球阀快速设计关键技术,即模块划分和建立、变型设计及参数驱动设计原则,并开发了核级球阀快速设计软件。然后,基于ASME规范,研究了核级球阀抗震性能评估技术,并根据核级阀门结构特点,提出核级阀门结构自振频率分析的等效模型,在保证计算精度的前提下,提高了自振频率计算效率;研究了连接方式的建模方法对结构自振频率影响规律,认为对于软连接而言,仅用螺栓连接模型而不考虑被连接面粘连的方式可以提高计算精度;建立了轴对称密封比压计算模型,提高了计算效率,并通过理论和仿真值对比,验证了建模方法的准确性。进而,基于Femap二次开发技术以及Visual Basic语言,定制了核级球阀性能评估流程,开发了核级球阀性能辅助评估软件,不仅降低了仿真技术的使用门槛,而且大幅提高了仿真建模的效率;最后基于核级球阀快速设计和性能评估软件,通过对DN100核级球阀的设计与性能评估,验证了提出的快速设计与性能评估技术的有效性。本文的研究工作运用于企业设计核级球阀过程中,可以提高产品设计效率,缩短开发周期,提高产品质量,增强国内阀门企业市场竞争力,加快核级阀门国产化进程。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM623
【部分图文】：

杭州电子科技大学硕士学位论文2 国内外研究现状概述2.1 核级球阀简介核级球阀是指应用于核电领域的球阀。其设计制造过程中，在材料选择、设计原标准苛刻程度都高于常规的球阀。球阀是一种借助执行机构驱动启闭件（球体）来全关或全开的阀门[7, 8]，其中球体最大旋转角度为 90 度，球阀整体主要组成部分座、阀杆以及执行机构（驱动装置）。常用的球阀从不同分类角度划分，可分为不同形式种类。从球体形式上可分为浮固定球阀，其中浮动球阀球体呈“浮动”状态，适用于小口径、中低压场合，结构 1.1 所示；固定球阀球体是和阀杆连为一体，球体是“固定”状态，适用于大口径9],结构简图如图 1.2 所示。从阀体结构组成方式可分为单阀体式、对开式、顶装式，其中对开式和组合式由于加工方便、单件部分质量较轻，故在工业中较为广泛[1

杭州电子科技大学硕士学位论文2 国内外研究现状概述2.1 核级球阀简介核级球阀是指应用于核电领域的球阀。其设计制造过程中，在材料选择、设计原标准苛刻程度都高于常规的球阀。球阀是一种借助执行机构驱动启闭件（球体）来全关或全开的阀门[7, 8]，其中球体最大旋转角度为 90 度，球阀整体主要组成部分座、阀杆以及执行机构（驱动装置）。常用的球阀从不同分类角度划分，可分为不同形式种类。从球体形式上可分为浮固定球阀，其中浮动球阀球体呈“浮动”状态，适用于小口径、中低压场合，结构 1.1 所示；固定球阀球体是和阀杆连为一体，球体是“固定”状态，适用于大口径9],结构简图如图 1.2 所示。从阀体结构组成方式可分为单阀体式、对开式、顶装式，其中对开式和组合式由于加工方便、单件部分质量较轻，故在工业中较为广泛[1

针对典型企业对核级球阀新产品开发效率较低问题，基于企业中现结合参数化模块化技术，定制了核级球阀快速设计流程，进而对核级立变型设计以及参数驱动设计原则研究，最后开发了核球球阀快速设，基于 ASME 标准的结构抗震分析规范和核级球阀结构强度评估方级球阀进行抗震性能评估；然后研究了结构自振频率分析的等效模型效模型的有效性进行验证；进而研究了结构连接特性对于结构频率分于轴对称模型研究球阀密封比压。，针对核级球阀的仿真过程建模过程繁琐以及设计工程师无法直接利估问题，首先确定结构仿真内容和仿真流程，并基于 Femap 的二次开级球阀性能评估辅助分析软件，以提高核级球阀性能评估效率。，基于核级球阀快速设计和性能评估软件，对 DN100 核级球阀进行实核级球阀快速设计与性能评估技术的有效性。，对本文研究内容进行总结，并提出本文研究过程中的不足以及存在究方向进行展望。究技术路线如图 1.3 所示。
【参考文献】

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本文编号：2881959