【摘要】： 本文對大口徑法蘭密封問題進行了理論分析、有限元計算和試驗研究,探討了法蘭剛度的計算方法,研究了法蘭剛度對密封特性的影響,對以緊密度為設計準則的密封設計方法進行了修正。在法蘭結構簡化及變形假設的基礎上,將螺栓法蘭系統(tǒng)作為一個整體,對其進行詳細的載荷—變形分析,得出力矩平衡方程和系統(tǒng)變形協(xié)調(diào)方程;運用有限元方法對密封系統(tǒng)的受力和變形進行了計算,得出不同工況下密封元件的受力特性,對法蘭口徑與墊片殘余應力分布的關系進行了討論;應用彈性分析方法,提出甲型法蘭、乙型法蘭和長頸對焊法蘭的剛度計算方法,探討了公稱壓力、公稱直徑、溫度等參數(shù)對法蘭剛度的影響,并利用最小二乘估計方法對上述影響因素進行多元擬合;運用ROTT實驗的方法對法蘭的密封特性進行了研究,并與密封理論進行了對比驗證;對緊密性密封設計方法進行了闡述,考慮法蘭剛度對密封影響對該設計方法進行了修正。 研究結果表明:螺栓載荷和內(nèi)壓聯(lián)合作用下的法蘭產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)和翹曲變形,使得墊片表面的應力分布不均。徑向應力呈現(xiàn)明顯內(nèi)松外緊的狀況,并且隨著法蘭口徑的增大,不均勻性愈加明顯,環(huán)向應力分布相對均勻。表明現(xiàn)行標準中法蘭存在剛度不足的問題,而螺栓的數(shù)目足夠保證墊片環(huán)向應力分布的均勻性。在三種類型的設備法蘭中,甲型法蘭剛性較差,僅能應用于壓力等級較低的公共場所;乙型法蘭筒體免受法蘭變形產(chǎn)生的附加彎矩且剛度較高,適應較大尺寸場合;長徑對焊法蘭剛度最大,可承受更高壓力。法蘭剛度與公稱壓力、公稱直徑和溫度等參量的關系,擬合為C= f_1 (PN, DN) f_2 (T)的形式的函數(shù)。應用ROTT實驗方法對實驗墊片進行密封性能研究,得出墊片新系數(shù)Gb=2.92MPa,a=0.362、Gs=0.143MPa。對基于緊密性的設計方法引入法蘭剛度的概念,考慮法蘭偏轉(zhuǎn)的前提下對該方法提出修正,修正系數(shù)Φ=(C/[C])~(1.92),設計常數(shù)Tc`=ΦTc。利用修正的密封設計方法某反應器的密封進行了設計,并對不同緊密度等級要求下墊片應力和螺栓載荷進行了計算。對設備法蘭的選用依據(jù)引入緊密性概念,增加緊密度等級作為法蘭選用的標準之一。對墊片特性從設計系數(shù)和制造兩方面提出要求。
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第二章 法蘭密封結構變形分析墊片、密封劑及直接接觸密封三類，石化設備尤其是采用的是法蘭密封結構。法蘭密封通常是指由容器、靜密封的一種結構型式，流程工業(yè)中，，工藝管線、儀連接處，法蘭密封隨處可見。構和檢修等需要，壓力容器和管道常采用可拆卸的法蘭)、墊片或墊環(huán)(密封元件)和螺栓—螺母(聯(lián)接件)三部壓緊墊片或墊環(huán)實現(xiàn)密封，如圖 2-1 所示。法蘭聯(lián)接裝、使用等優(yōu)點，但由于它是非一體化結構，如果對者安裝不正確，都會引起法蘭聯(lián)接嚴重泄漏，導致密

方法將螺栓法蘭系統(tǒng)作為一個整體，考慮法蘭的旋轉(zhuǎn)所引起的螺栓力、墊片力、墊片變形以及墊片力作用點的變化。法蘭連接結構如圖2-2所示。預緊時，法蘭僅受螺栓力、墊片反力、邊緣力及邊緣力矩的作用，使其達到初始密封比壓，如圖2-3(a)所示；操作時，除螺栓力、墊片反力、10
【學位授予單位】：中國石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH136

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 宋兆哲;靜密封過程中墊片的密封機理及失效分析[D];昆明理工大學;2011年

本文編號：2663499