高壓長(zhǎng)輸管線固定球閥有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：2020-07-24 15:15

【摘要】： 隨著新材料和新技術(shù)在閥門(mén)上的應(yīng)用,以及數(shù)控加工設(shè)備的逐步普及,特別是在閥門(mén)設(shè)計(jì)上應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行模擬力學(xué)計(jì)算,閥門(mén)的設(shè)計(jì)制造水平有了較大的提高。但與西氣東輸工程中要求的參數(shù),還有一段距離,建一條大口徑的管線比建幾條小口徑的管線更為經(jīng)濟(jì)而且采用在一定范圍內(nèi)提高介質(zhì)的輸送壓力,同樣能夠增加效益。因此對(duì)長(zhǎng)輸管線閥門(mén)的要求比通用閥門(mén)的要求要高得多,要求長(zhǎng)輸管線閥門(mén)具有更高的可靠性、更高的密封性、更高的強(qiáng)度,以確保長(zhǎng)輸管線安全可靠運(yùn)行。本論文分析了國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸管線球閥的發(fā)展過(guò)程,并吸收了國(guó)內(nèi)外管線球閥的優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù),研究了公稱(chēng)通徑1500mm,公稱(chēng)壓力15MPa的國(guó)內(nèi)最大管線球閥,具體的工作如下: (1)利用有限元分析軟件ANSYS,建立了橡膠O形圈及其邊界的有限元模型。通過(guò)分析了相同溝槽、不同截面和壓縮率下形狀的變化和接觸壓力的大小及其分布,得出槽寬對(duì)接觸壓力沒(méi)有影響,槽口倒角半徑越大,最大接觸壓力及剪切應(yīng)力越大,但是變化很慢,影響不大。在壓縮率為20%,工作壓力為15MPa時(shí),最大接觸壓力大于工作壓力,可以很好地保證密封。并描述了O形圈可能出現(xiàn)裂紋的位置,為合理地安裝和使用提供了理論依據(jù)。 (2)為便于在密封圈損壞或失效時(shí)更換,活動(dòng)套筒閥座是由兩個(gè)環(huán)狀零件組合在一起的,采用O形圈密封,O形圈材料為硬度為90的丁腈橡膠。在15MPa的壓力下,其最大密封間隙為0.3mm,將活動(dòng)套筒與O型密封圈接觸部份的圓筒型管體簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題,并利用ANSYS計(jì)算出沿半徑方向的最大變形不超過(guò)0.3mm以及滿足材料許用應(yīng)力的活動(dòng)套筒壁厚。 (3)研究了雙向密封結(jié)構(gòu)的管道球閥,閥座截面為矩形,并對(duì)閥座與球體的平均密封比壓進(jìn)行計(jì)算,以計(jì)算出的結(jié)果為基礎(chǔ),用雙線性強(qiáng)化材料模型來(lái)模擬閥座,用剛體模型來(lái)模擬閥芯,采用面面接觸有限元分析,以理論得出的平均密封比壓值為基礎(chǔ),來(lái)計(jì)算真實(shí)密封比壓分布規(guī)律。結(jié)果表明,矩形密封圈壓縮率小,接觸壓力均勻,密封面大,密封效果好。 (4)根據(jù)等厚壓力確定閥體壁厚后,建立閥體,對(duì)其做必要的簡(jiǎn)化后應(yīng)用ANSYS的熱—結(jié)構(gòu)耦合分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)公式所算出來(lái)的閥體壁厚進(jìn)行優(yōu)化,得出最佳的閥體壁厚。 (5)當(dāng)球芯的槽磨損后,閥桿與球體旋轉(zhuǎn)不同步,容易引起旋轉(zhuǎn)誤差,在閥桿與球體采用四鍵連接,即可以保證旋轉(zhuǎn)同步也便于維修。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TH134
【圖文】：

止回閥

內(nèi)研究現(xiàn)狀天然氣止回閥海遠(yuǎn)一閥門(mén)制造有限公司生產(chǎn)的止回閥,利用氣體壓差實(shí)現(xiàn)啟閉，適用裁斷管路介質(zhì)，阻止介質(zhì)逆流。天然氣儲(chǔ)配站的壓縮機(jī)往往需要配置然氣回流壓縮機(jī)。一般天然氣止回閥的主要缺點(diǎn)是閥瓣隨著壓縮機(jī)往與閥體碰撞發(fā)生很大的響聲, 容易損壞閥瓣, 影響閥門(mén)密封性。RH 型閥較好地解決了這些問(wèn)題。該系列止回閥的密封副將其他止回閥的 90使閥瓣向閥座形成一個(gè)自然壓力, 同時(shí)閥瓣外結(jié)構(gòu)再加上可調(diào)節(jié)平衡錘題。密封副改用特制耐腐蝕、性能穩(wěn)定、不易老化、摩擦系數(shù)低、易定的增強(qiáng)聚四氟乙烯改善了密封性能, 杜絕了天然氣回流現(xiàn)象。RH 型世已逾 10 年, 使用效果很好, 最大公稱(chēng)通徑已達(dá) DN 800 mm。

球閥,計(jì)量管,基本結(jié)構(gòu)