發(fā)布時(shí)間：2017-04-27 10:09

  本文關(guān)鍵詞：煤化工金屬球閥主密封結(jié)構(gòu)密封性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤炭清潔利用是調(diào)整我國(guó)能源利用相對(duì)不平衡的關(guān)鍵手段，是緩解我國(guó)能源問(wèn)題的有效途徑。煤氣化在高效、清潔利用煤炭資源方面有著非常重要的作用。鎖渣閥是煤氣化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于收集-排放定期來(lái)自氣化爐激冷室底部的渣水混合，其運(yùn)行工況普遍存在高溫、高壓和固體顆粒等特點(diǎn)，滲透能力強(qiáng)的有毒介質(zhì)對(duì)閥門(mén)硬密封性能提出了較高的要求。此外由于閥門(mén)調(diào)節(jié)頻繁，啟閉扭矩大，密封面遭受?chē)?yán)重的摩擦磨損，其耐磨性以及使用壽命受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。金屬球閥的密封性能，預(yù)緊比壓與扭矩的聯(lián)系是關(guān)乎閥門(mén)設(shè)計(jì)、運(yùn)行可靠的關(guān)鍵因素。目前針對(duì)硬密封球閥，一般通過(guò)硬化密封面，合理選擇密封副硬度差，或者提高加工精度來(lái)提高閥門(mén)的密封性能，延長(zhǎng)啟閉壽命，缺乏對(duì)球閥密結(jié)構(gòu)及密封機(jī)理的深入分析。本文將對(duì)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化研究，準(zhǔn)確計(jì)算密封比壓，建立泄漏量模型，進(jìn)而獲得密封比壓與泄漏量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)密封副預(yù)緊比壓的精確選擇，指導(dǎo)閥門(mén)設(shè)計(jì)。 本文以水煤漿氣化爐進(jìn)口端密封固定鎖渣閥為研究對(duì)象（包括結(jié)構(gòu)尺寸、壓差和材料特性等），首先基于單峰接觸模型以及閥座受力特性，推導(dǎo)理想光滑閥座、理想粗糙與實(shí)際粗糙表面閥座的密封比壓計(jì)算公式；其次采用有限元分析手段建立主密封結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，獲得閥座密封面上的密封比壓分布規(guī)律，并結(jié)合平均流動(dòng)模型、閥座泄漏模型、粗糙表面等效接觸方程，得到不同表面加工精度及紋理特征下的閥座泄漏量與密封比壓的關(guān)系。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 1）提出采用密封性能評(píng)價(jià)模型來(lái)確定影響閥座密封特性的主要設(shè)計(jì)參數(shù)（包括密封寬度、壓力角）。本文通過(guò)有限元分析得到了不同設(shè)計(jì)參數(shù)下的沿密封面寬度比壓分布規(guī)律，比較密封副上的平均比壓與必需比壓、許用比壓，判定不同參數(shù)下的閥座密封可靠性。 2）綜合平均流動(dòng)模型、閥座泄漏量模型、等效接觸方程等，計(jì)算不同表面粗糙度及紋理特征下的閥座泄漏量。結(jié)果表明，壓力流量因子對(duì)閥座泄漏量有很大影響，當(dāng)表面紋理參數(shù)小于1時(shí)，壓力流量因子小于1，有利于密封，反之不然。 3）將有限元分析所得不同設(shè)計(jì)參數(shù)下的密封比壓與等效接觸方程計(jì)算的接觸壓力進(jìn)行比較，獲得實(shí)際比壓與閥座泄漏量等級(jí)之間的關(guān)系，從而指導(dǎo)閥門(mén)設(shè)計(jì)制造，，優(yōu)化啟閉扭矩，提高閥門(mén)使用壽命。 本文研究的創(chuàng)新性在于：1）提出了采用有效密封寬度內(nèi)的平均比壓作為評(píng)價(jià)密封性能的指標(biāo)；2）建立了球閥主密封結(jié)構(gòu)不同設(shè)計(jì)參數(shù)的有限元接觸模型，獲得了密封寬度上的比壓分布規(guī)律；3）建立了考慮表面粗糙度影響的球閥閥座泄漏量模型，并對(duì)實(shí)際閥座密封比壓下的泄漏量進(jìn)行預(yù)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：硬密封球閥 有限元分析 密封比壓 泄漏量模型 平均流動(dòng)模型
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述13-21
• 1.2.1 球閥介紹13-14
• 1.2.2 金屬球閥研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 球閥密封研究概述16-21
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 球閥結(jié)構(gòu)模型與密封比壓計(jì)算22-37
• 2.1 氣化爐工藝流程22-23
• 2.2 鎖渣閥結(jié)構(gòu)和工況參數(shù)23
• 2.3 理想光滑閥座密封面密封比壓計(jì)算23-28
• 2.3.1 密封力的計(jì)算24-25
• 2.3.2 密封必需比壓的計(jì)算25-26
• 2.3.3 許用比壓取值26-27
• 2.3.4 理想光滑閥座密封面密封比壓的計(jì)算27-28
• 2.4 粗糙閥座密封面密封比壓計(jì)算28-36
• 2.4.1 粗糙表面接觸模型29-33
• 2.4.2 密封模型33-34
• 2.4.3 理想粗糙表面的密封比壓34-36
• 2.4.4 實(shí)際粗糙表面的密封比壓36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 主密封接觸的有限元分析37-48
• 3.1 有限元分析方法37-38
• 3.1.1 有限元方法的基本思想37
• 3.1.2 有限元軟件介紹37-38
• 3.2 有限元接觸力學(xué)分析方法38-41
• 3.2.1 接觸副定義39
• 3.2.2 有限滑移和小滑移39-40
• 3.2.3 定義接觸屬性40
• 3.2.4 彈塑性控制方程40-41
• 3.3 密封結(jié)構(gòu)有限元模型41-42
• 3.4 有限元結(jié)果驗(yàn)證42-43
• 3.5 操作工況下密封比壓43-47
• 3.5.1 壓力角影響43-45
• 3.5.2 密封寬度影響45-46
• 3.5.3 DMP/DJH變化規(guī)律46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 主密封泄漏評(píng)價(jià)與分析48-63
• 4.1 平均流動(dòng)模型48-52
• 4.2 球面縫隙流動(dòng)的泄漏量模型52-54
• 4.3 粗糙面承載能力分析54
• 4.4 閥門(mén)泄漏算例分析54-61
• 4.4.1 球閥泄漏模型構(gòu)建54-55
• 4.4.2 閥座泄漏量標(biāo)準(zhǔn)55-56
• 4.4.3 各向同性表面泄漏量分析56-60
• 4.4.4 各向異性表面密封比壓與泄漏量分析60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第五章 硬密封鎖渣閥試驗(yàn)研究63-66
• 5.1 試驗(yàn)方法63-64
• 5.2 試驗(yàn)結(jié)果64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 本文研究工作總結(jié)66-67
• 6.2 本文工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-74

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：煤化工金屬球閥主密封結(jié)構(gòu)密封性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：330410