本文關鍵詞： 金屬密封耐磨球閥 振動 結構優(yōu)化 數(shù)值模擬　出處：《沈陽工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在煤化工行業(yè)中以輸送高溫、高壓、高流速并含有固體顆粒介質(zhì)管路中的閥門工況條件最為惡劣。目前在煤液化裝置中所使用的大部分金屬密封耐磨球閥采用進口產(chǎn)品,雖然進口產(chǎn)品技術相對成熟,但質(zhì)量參差不齊。并且該類閥門價格昂貴、供貨周期長,很難滿足市場的需求。而國內(nèi)該類閥門的抗振性能、耐磨性能和密封性能不能得到保證亟待解決。針對這一重要課題,本文以煤化工金屬密封耐磨球閥國產(chǎn)化為背景,對該類閥門的核心部件結構進行深入探究,并進行結構優(yōu)化,從而解決金屬密封球閥高頻振動等技術問題,實現(xiàn)該類閥門的國產(chǎn)化。本文首先對金屬密封耐磨球閥振動機理進行理論分析,并建立數(shù)學模型。在理論的指導下,經(jīng)過計算,得到固有頻率公式以及共振條件。分析金屬密封耐磨球閥結構參數(shù)和流動參數(shù)對其固有頻率的影響規(guī)律,通過調(diào)整結構尺寸,改變固有頻率,來防止產(chǎn)生共振,從而優(yōu)化金屬密封耐磨球閥結構。根據(jù)煤化工工況要求,自主設計一種方心流道金屬密封耐磨球閥。閥球、閥座采用特有的360°逐步鏡面配磨技術,可以使閥球與閥座之間形成鏡面的真空狀態(tài),它的密封性能在頻繁開關后仍然能夠得到保證。此外閥球、閥座采用金剛石噴涂技術,能夠顯著提高其硬度和耐腐蝕性能。通過對金屬密封耐磨球閥關鍵結構進行優(yōu)化設計,并進行強度校核和抗振性校核,確定閥門結構尺寸,保證閥門的使用性能以及在煤化工裝置連續(xù)穩(wěn)定運行。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),本課題設計的方心形流道金屬密封耐磨球閥在相同條件下,不同開度的閥球、閥座關鍵部位所受沖擊力比普通圓形流道的金屬密封耐磨球閥減小,耐磨性得到提高,大大延長其使用壽命。此外通過振動特性數(shù)值模擬,得到流體固有頻率分析值不滿足閥門發(fā)生共振條件,進一步驗證對閥門振動特性理論研究的正確性,減小高頻振動對閥門產(chǎn)生的影響及危害,閥門的使用性能得到提高。最后進行壓力試驗和模擬工況試驗。實驗結果表明該設計閥門在煤化工耐磨工況下,閥門動作靈活、無卡阻。閥球和閥座密封副的密封性能及閥桿柔性石墨環(huán)組合填料密封性能優(yōu)異。噴涂層在耐磨工況下無脫落具有良好的耐沖蝕磨損能力。并且該閥門在管路系統(tǒng)中平穩(wěn)運行三個月,未發(fā)生共振情況,達到了本文自主研制高性能閥門的設計要求。
[Abstract]:In coal chemical industry, the working conditions of valves in conveying high temperature, high pressure, high flow velocity and containing solid particles are the worst. At present, most of the metal sealing ball valves used in coal liquefaction equipment adopt imported products. Although the imported product technology is relatively mature, the quality is not uniform. Moreover, the price of this kind of valve is expensive, the supply period is long, it is very difficult to meet the market demand. The wear resistance and sealing performance can not be guaranteed urgently. In view of this important subject, this paper, based on the localization of metal seal ball valve in coal chemical industry, makes a deep research on the structure of the core parts of this kind of valve, and optimizes the structure of the valve. In order to solve the technical problems such as high frequency vibration of metal sealing ball valve and realize the localization of this kind of valve, this paper first makes a theoretical analysis on the vibration mechanism of metal seal wear resistant ball valve, and establishes a mathematical model. The natural frequency formula and resonance condition are obtained. The influence of structure parameters and flow parameters of metal seal ball valve on its natural frequency is analyzed. By adjusting the structure dimension and changing the natural frequency, the resonance is prevented. In order to optimize the structure of metal seal wear resistant ball valve, according to the requirement of coal chemical engineering, a square core flow channel metal seal wear resistant ball valve is designed independently. The valve ball, valve seat adopts special 360 擄step by step mirror grinding technology, The vacuum state between valve ball and valve seat can be formed, its sealing performance can still be guaranteed after switching frequently. In addition, valve ball, valve seat adopts diamond spraying technology, Can significantly improve its hardness and corrosion resistance. Through the optimization of the metal seal wear resistant ball valve key structure design, strength check and vibration resistance check, determine the valve structure size, Through numerical simulation, it is found that the square heart-shaped flow channel metal seal wear resistant ball valve is designed under the same conditions, and the valve ball with different opening degree is found by numerical simulation. The impact force on the key parts of the valve seat is reduced compared with the metal seal ball valve of the ordinary circular flow channel, and the wear resistance is improved, which greatly prolongs its service life. In addition, through the numerical simulation of the vibration characteristics, The analysis value of natural frequency of fluid does not satisfy the resonance condition of valve, which further verifies the correctness of theoretical research on the vibration characteristics of valve, and reduces the influence and harm of high frequency vibration on valve. The performance of the valve has been improved. Finally, the pressure test and simulated condition test are carried out. The experimental results show that the valve is flexible in operation under the wear-resistant condition of coal chemical industry. The sealing performance of valve ball and seat seal pair and the sealing performance of valve stem flexible graphite ring combination packing are excellent. The spray coating has good erosion resistance and wear resistance under wear-resistant condition, and the valve is in the pipeline system. The system runs smoothly for three months, No resonance occurred, which met the design requirements of the self-developed high-performance valve in this paper.
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ53;TQ055.8

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 林元茂;;管道球閥故障及應對措施[J];茂名學院學報;2007年04期

2 ;美卓推出極具成本效益的V型球閥[J];造紙信息;2011年07期

3 金德林;真空球閥[J];真空技術報導;1972年01期

4 ;新式浮動球閥[J];石油鉆采機械情報;1974年01期

5 章嘉炎;;氣-液聯(lián)動大口徑球閥試制成功[J];化工與通用機械;1975年11期

6 阮鴻福;氟塑料46在耐腐蝕球閥上的應用[J];工程塑料應用;1987年04期

7 王新權;國外小型球閥的特點分析[J];機械開發(fā);1988年02期

8 趙定中;;新的體形緊湊的整體球閥——適用于油、氣低壓流體和化學品液體的輸送[J];天然氣工業(yè);1988年01期

9 高順坤;;氣動V形調(diào)節(jié)球閥的結構與應用[J];醫(yī)藥工程設計;1992年04期

10 李奇;;自貢高壓閥門股份有限公司氧氣專用系列球閥通過技術鑒定[J];杭氧科技;2000年01期

相關會議論文 前10條

1 陳明奎;;淺談球閥強度設計計算[A];首屆珠中江科協(xié)論壇論文集[C];2011年

2 賈臻;王會;龔自力;;核級球閥的力學分析[A];中國核科學技術進展報告（第二卷）——中國核學會2011年學術年會論文集第3冊（核能動力分卷（下））[C];2011年

3 祝曉丹;王國富;廉立偉;胡偉;王瑞英;;淺談水下球閥的選用[A];2012年度海洋工程學術會議論文集[C];2012年

4 尹襄;;大型焊接球閥制造工藝研究[A];第十九次中國水電設備學術討論會論文集[C];2013年

5 高澤普;張成旺;史紅軍;;不銹鋼球閥密封結構探討[A];機床與液壓學術研討會論文集[C];2004年

6 高澤普;張成旺;史紅軍;;不銹鋼球閥密封結構探討[A];第三屆全國流體傳動及控制工程學術會議論文集（第二卷）[C];2004年

7 陳清華;;煉鐵噴煤球閥的國產(chǎn)化改造實踐[A];2012年河北省煉鐵技術暨學術年會論文集[C];2012年

8 趙志榮;;球閥軟密封結構分析及在10-08閥上的改制[A];上海煙草系統(tǒng)2006年度優(yōu)秀學術論文集[C];2006年

9 陸培文;;全焊接長輸管線球閥的設計[A];2011年首屆閥門技術研討會資料匯編[C];2011年

10 劉濤;王春光;;活塞式擠奶機球閥脈動器性能測試[A];中國奶業(yè)協(xié)會年會論文集2009（上冊）[C];2009年

相關重要報紙文章 前10條

1 記者　譚麗莎;民企球閥進入西氣東輸工程[N];中華工商時報;2006年

2 盛根林;自貢高閥造出國內(nèi)最大兩體結構水電球閥[N];中國工業(yè)報;2009年

3 記者 郭樹勛　通訊員 蘇金亭;“農(nóng)民專家”研制新型球閥獲專利[N];焦作日報;2010年

4 記者 陳功章;國內(nèi)最大高壓球閥樣機在蘭州石化制造成功[N];甘肅經(jīng)濟日報;2009年

5 汪志;大口徑油氣高壓球閥實現(xiàn)國產(chǎn)化[N];中國化工報;2009年

6 楊世智　羅顯琦;大口徑高壓球閥研制成功[N];中國礦業(yè)報;2009年

7 記者 劉和平　通訊員 金良和;杭鋼煉鐵廠QC攻關一舉多得[N];中國冶金報;2011年

8 記者 楊世智 通訊員 羅顯琦;國內(nèi)最大口徑高壓球閥研制成功[N];甘肅日報;2009年

9 本報記者 馮濟武;沃茨長閥成功進入球閥領域[N];中國工業(yè)報;2008年

10 特約記者 陳明宇;大口徑高壓球閥國產(chǎn)化取得成功[N];石油管道報;2011年

相關博士學位論文 前1條

1 劉匯源;硬密封高溫耐磨球閥關鍵技術研究[D];浙江大學;2008年

相關碩士學位論文 前10條

1 王麗雅;球閥設計軟件的開發(fā)[D];寧夏大學;2015年

2 蔡志波;安徽省屯溪高壓閥門有限公司關系營銷模式研究[D];電子科技大學;2013年

3 黎永發(fā);深海沉積物取樣器及其球閥關鍵技術的研究[D];浙江大學;2016年

4 汪玉鳳;高溫高壓球閥啟閉過程強度剛度及摩擦特性分析與研究[D];蘭州理工大學;2016年

5 王虎斌;基于遺傳算法的三通調(diào)節(jié)球閥節(jié)流盤型線優(yōu)化研究[D];蘭州理工大學;2016年

6 雷永強;高溫高壓球閥的熱力耦合分析與研究[D];蘭州理工大學;2016年

7 吳望譜;基于熱固耦合的水下球閥應力評定及密封分析[D];長江大學;2016年

8 蔣敏;強制密封球閥密封特性仿真分析與實驗研究[D];上海交通大學;2015年

9 何建孟;球閥和閘閥結構強度的閥門設計與有限元分析[D];大連理工大學;2016年

10 顧琪;軌道球閥球體運動軌跡分析與啟閉力研究[D];蘭州理工大學;2016年

，

本文編號：1534669