發(fā)布時間：2020-06-17 14:16

【摘要】：快關蝶閥廣泛應用于火電、核電、冶金及石油化工等行業(yè),起緊急切斷作用,是處理系統(tǒng)發(fā)生緊急事件最關鍵的設備之一。實際工作時,快關蝶閥除了承受來自系統(tǒng)介質的高溫和壓力載荷外,還承受因快速關閉引起的瞬時碰撞沖擊載荷。隨著緊急切斷系統(tǒng)向大型化和高參數(shù)化發(fā)展,瞬態(tài)熱載荷與瞬態(tài)沖擊載荷作用下快關蝶閥的強度與閥座密封問題也日益突出,快關蝶閥能否長期穩(wěn)定運行關系到整個系統(tǒng)的安全可靠性。針對快關蝶閥在應用中出現(xiàn)的強度及密封失效問題,本文進行了一系列研究,主要研究內容如下:(1)基于赫茲理論、旋轉動力學理論,提出了快關蝶閥密封及沖擊的分析方法;基于該方法并考慮密封接觸非線性,分析了快關蝶閥關閉瞬間受力情況;建立了沖擊瞬間密封副力學模型,為后續(xù)快關蝶閥的數(shù)值仿真研究提供了理論依據(jù)。(2)采用有限元多相場耦合方法進行了快關蝶閥穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱-結構耦合分析,穩(wěn)態(tài)分析表明快關蝶閥在密封試驗工況與設計工況下密封性能均滿足要求;在穩(wěn)態(tài)分析的基礎上,開展了瞬態(tài)熱-結構耦合分析,對比研究了6種升溫速率以及27種升溫、保溫時間對快關蝶閥密封性能及結構強度的影響,結果表明升溫速率以及升溫、保溫時間對高溫快關蝶閥的密封性能及結構強度影響巨大;升溫速率越大,熱沖擊作用越強,對結構的損傷就越大;不同升溫、保溫時間加熱閥門的過程中,最后階段升溫時間的快慢對快關蝶閥閥座密封性能及結構強度的影響最大。(3)基于隱式動力學方法,開展了快關蝶閥關閉過程瞬態(tài)動力學數(shù)值仿真研究,分析得到了快關蝶閥瞬間沖擊速度以及快關過程總位移量,并與理論推導得出的數(shù)值對比,誤差均在5%以內;在此基礎上研究了蝶板與閥座接觸面上節(jié)點應力、密封面上接觸壓力隨沖擊時間的變化規(guī)律,結果表明快關沖擊對蝶閥蝶板的影響程度大于閥座。進一步研究得出了沖擊速度、撞擊面積、過關閉角度等關鍵參數(shù)對閥門沖擊的影響規(guī)律;其中,沖擊速度對快關蝶閥的沖擊影響最大,過關閉角度次之,撞擊面積最小。通過以上研究,為快關蝶閥的瞬態(tài)熱密封及沖擊載荷下結構強度及密封性能的研究提供理論依據(jù)和研究方法,為快關蝶閥有效避免瞬態(tài)沖擊載荷帶來的危害提供優(yōu)化設計參考與指導。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH134
【圖文】：

A 為接觸面積；P 為外力。圖2.2 兩相互接觸體相對變形關系如果將表面進行離散化處理，任意點的表面位移可以寫成如下形式[59]：1( )mk kj jju x a f (2.12)akj是節(jié)點 J 的單元力施加在節(jié)點 K 所造成的偏斜。fj是加載在節(jié)點 J 上的離散力，M 為接觸點個數(shù)。式(2.12)寫成矩陣形式表達為：

本文所研究的主要內容為快關蝶閥的沖擊動強度，最主要屬于第一類情況。圖2.3 快關蝶閥沖擊示意圖不同沖擊強度載荷下會引起結構的不同的彈性和塑性變形，在結構表面呈現(xiàn)出塑性變形的有壓痕、凹痕、缺口或撕裂等沖擊損傷，這些沖擊載荷下的沖擊損傷涉及到動力學、塑性力學和接觸問題[61]。快關蝶閥在快速關閉過程中，蝶板和閥座密封面承受快速撞擊沖擊載荷，蝶板及閥座的碰撞面發(fā)生了較大的彈性和塑性變形，按照變形的情況可分成壓縮區(qū)、剪切區(qū)、剪切拉伸區(qū)及脹大區(qū)，如圖 2.3所示[62~63]�？礻P蝶閥密封副在關閉沖擊過程中，材料塑性功轉化來的熱量在瞬時

【參考文獻】

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本文編號：2717727