阀门设计

阀门设计（精选十篇）

阀门设计 篇1

本文设计的井下智能阀门控制系统, 采用由单片机组成的计时与控制单元, 配合多级封隔器, 实现一次作业下井, 配合地下计量和化验, 按设定时间 (也可根据需要使某些设定时间失效) 进行分层和轮番采油。系统采用双CPU控制, 主机能在现场完成数据录入、处理和显示。从机选用PIC单片机和硅振荡器, 使系统可在125℃高温环境中长期工作。井下控制系统的平均工作电流小于0.2mA, 使用10盎司的电池供电, 可连续工作1万小时。

系统工作原理

系统的基本工作原理是根据用户对油井测层的需要, 在地面对准备下入井下不同深度目的层的各智能阀门进行多个开关时间设定, 然后连同封隔器及防砂管一齐下入井中。各智能阀根据所设定的时间打开或关闭相应的控制阀, (也可根据外界条件, 使某次所设定的关阀失效) , 自动切换目的层, 再配合地面测试仪器, 定量读取有关数据。

系统主要有两部分组成:阀门动作时间设定器 (下称主机) 和井下阀门控制器 (下称从机) , 系统原理框图如图1所示。主机设计为带有液晶显示的手持设备, 可在地面对各从机进行多个时间设定, 对设定的时间数据进行处理和显示, 并能对设定时间的正确与否做出判定。从机下到井下后, 可根据所设定的时间, 并与有关流量仪器配合动作, 驱动电机拖动相应的阀门打开或关闭。

主机部分的硬件电路设计

主机主要包括人机界面和通讯模块, 采用AT89C52单片机作为控制核心, 其电路如图2所示。系统共设计了5个按键:“加”键、“减”键、“右移”键、“确定”键和“取消”键。操作人员可通过该组按键, 依据日历的方式完成多组时间的设定和确认。显示的时间数据包括“年、月、日、时、分”, 数据量较大。因此选用192×64个显示单元的LCD显示器。单片机能够直接访问LCD显示器, 省去了单片机于LCD之间的液晶显示控制器, 降低了系统成本。主机与丛机之间采用RS-232串口通讯, 完成数据和控制指令的传输。

从机部分的硬件电路设计

从机由电池供电, 需要长时间独立工作于井下125℃以下的高温环境中。因而耐高温、低功耗、高可靠性是从机设计中首要考虑的问题。本系统采用PIC16F876A单片机为核心, 实现油井阀门控制器, 其硬件结构如图3所示。从机主要包括:时钟控制信号、工作电流控制器、阀门电机驱动器、流量信号采集器。PIC16F876A是美国Microchip公司生产的一种28脚8位单片机, 采用哈佛总线结构, 在3V工作电压、32KHZ时钟频率时, 典型工作电流小于20uA, 工作温度范围为-40℃～+125℃, 自带异步串行口, 符合系统低功耗和高工作温度的要求。

时钟控制信号由M A X I M公司生产的Max7378CMOJ硅振荡器提供。该芯片能够为3V工作电源的微控器提供32.768KHZ的主时钟脉冲, 其典型的工作电流为11 uA。工作温度为-40℃～+125℃, 具有抗振动和EMI抑制等特性, 使其对污浊和潮温的工作环境不敏感, 能工作于井下恶劣环境中, 满足所设定时间的时钟要求。

工作电源控制器由BG1和BG2等组成, 其主要作用是降低系统功耗。在从机工作的绝大部分时间内, 仅需时钟工作即可。此时单片机 (2) 脚输出低电平, 工作电源控制器输出电压Vc为0V。这样, 从机中除时钟外其它电路均不供电。只有当所设定的各个时间到时, 单片机的 (2) 脚才输出10分钟的高电平, 此时, Vc电压上升到10V左右, 使各部分功能电路上电10分钟, 10分钟内足以完成开阀和关阀工作。此种设计方案可使从机在可靠工作条件下功耗有效减小。

阀门电机驱动器由BG4、BG5、J1、J2和IC2C等组成。为所设定的某个开阀时间到时, 单片机 (4) 脚或 (5) 脚输出高电平驱动驱动电压正转 (或反转) , 完成开阀 (或关阀) 功能。当电机正常拖动阀门行进时, 电机电流小于其额定值, IC2C输出低电平, 不影响驱动工作。当电机拖动阀门到位后, 驱动电机堵转, 此时电机电流大于其额定值, IC2C输出高电平, 单片机检测到此高电平后, 延时7秒钟后停止驱动器工作, 从而完成一次关阀 (或开阀工作) 。

流量信号采集器由霍尔传感器IC3、IC2A、IC2B及安装在阀门控制器附近油管中的可旋转叶片 (叶片上装有磁铁) 等组成。其作用是结合井上的抽油作业。可使某次设定的关阀时间失效, 即可根据需要改变预先设定的关阀时间。当某次设定的关阀时间到时, 井上的抽油正在工作, 井下的油管中有液体流动。当有磁铁的旋转叶片转动, 霍尔传感器检测到此信号后, 使IC2B输出高电平, 单片机检测到此高电平后, 使关阀控制正常进行。如果根据井上的情况, 不想让某次设定的关阀时间工作, 则井上作业在该设定时间到之前暂时停止抽油系统工作, 这样井下油管中无液体流动。叶片停止转动, 经霍尔检测, 使IC2C输出低电平。单片机检测到此低电平时, 停止此次关阀控制, 使系统仍处于开阀状态。

系统软件设计

本系统采用模块化思想, 应用C语言完成主机A T 8 9 C 5 2与从机PIC16F876A的软件设计。

主机程序实现键盘扫描、LCD显示、时间数据处理和串口通信等功能, 系统程序流程图如图4所示。时间数据处理子程序能够设定“当前时间”和七个设定时间, 并当设定的时间数据不符合设计要求火通信失败时, 用户能够根据系统错误类型的提示, 自行检测并排除故障。

从机程序实现中断计时功能, 每秒钟产生一次定时中断, 采用查询方式检测是否有堵转或流量信号, 若设定时间到, 驱动智能阀门打开或关闭, 系统程序流程图如图5所示。

阀门设计 篇2

1．在AutoCAD中有时有交叉点标记在鼠标点击处产生，用BLIPMODE命令，在提示行下输入OFF可消除它。

2．有的用户使用AutoCAD时会发现命令中的对话框会变成提示行，如打印命令，控制它的是系统变量CMDDIA，关掉它就行了。

3．椭圆命令生成的椭圆是以多义线还是以椭圆为实体是由系统变量PELLIPSE决定，当其为1时，生成的椭圆是PLINE。

4．CMDECHO变量决定了命令行回显是否产生，其在程序执行中应设为0。

5．DIMSCALE决定了尺寸标注的比例，其值为整数，缺省为1，在图形有了一定比例缩放时应最好将其改为缩放比例。

6．BREAK将实体两点截开，在选取第二点时如用“@”来回答，可由第一点将实体分开。

7．CAD 的较高版本中提供了形位公差标注，但圆度及同轴度中的圆不够圆，其实，AutoCAD中常见符号定义都在AutoCAD安装目录下 SUPPORT子目录下的gdt.shp文件中，其中2号和4号字符定义了圆形的形状，圆的弧度竟为127°，但不太好改正之（如改为90°更不好看）。

8．空心汉字字形如使用AutoCAD R14中的BONUS功能（一定要完全安装AutoCAD，或自定义安装时选了它），有一个TXTEXP命令，可将文本炸为线，对做立体字十分有用。

9．AutoCAD R14的BONUS中有一个ARCTEXT命令，可实现弧形文本输出，使用方法为先选圆弧，再输入文本内容，按OK，

10．BONUS中还有一个有用的命令，即MPEDIT，用它将多个线一齐修改为多义线，再改它的线宽。

11．image 命令在R14中代替了R13中的BMPIN、PCXIN之类命令，它将位图嵌入文件中，只用来显示，如炸开就成了空框架，如何使 PCXIN等命令重现？请将R13安装目录下的RASTERIN.EXE拷入R14下，用appload将其装入，然后就可以将位图导入（可编缉，可炸 开）了。

12．BREAK命令用来打断实体，用户也可以一点断开实体，用法是在第一点选择后，输入“@”。常用一条线一段为点划线，另一段为实线时。

AutoCAD R14中提供了大量的命令缩写，许多R13中无缩写的命令也有了缩写，下面提供了CAD中

高温阀门设计的有关技术分析 篇3

关键词：高温；阀门；设计

1.高温阀门材料的选择

1.1阀体的材料

为了可以保证阀体可受住温度，且不会发生物理性能、机构性能等变化。因此一定要做好阀体材料的有关选择。一般来说，常见的阀体材料有优质碳素钢、不锈钢、耐高温合金钢三种材料。

1.2阀体的内部材料

要确保高温阀门内部件的需求，需满足以下几个标准：硬度、耐冲刷力、冲击率、耐气蚀的能力、耐擦伤的能力等等。 在对阀体内部材料进行选择的时候，要把材料的热膨胀性质当成是考虑的重点。同时，还要考试高温条件以及运动部件的擦伤几率问题。阀体内部的母体材料通过运用316不锈钢制作而成，并在表面进行钨铬钴硬质合金堆焊处理，也可进行陶瓷喷焊，以此来确保阀体内部耐磨损性、气蚀等性能，并能让其可在八百摄氏度高温以下要能正常工作。

2.高温阀门的设计分析

2.1壳体壁厚设计

在进行壳体设计的过程当中要充分考虑到实际运用环节可能出现的最大压力值，同时将其设计成壳体耐压额定值，以此来确保有足够的耐压能力，以此把腐蚀和侵蚀的不良影响降低至最低。

2.2中部密封结构设计

对密封结构的进行分析，可设计成以下两大点：强制及伍德密封。

强制密封：的密封如图1所示，原理：对法兰螺栓进行拧紧，让密封垫片有一个压力并对预紧垫片产生压缩性的作用，之后密表面的一些微小缝隙会被填满。在中温、压、小口径系列的阀门中，这种强制性的密封是比较常见的。

伍德密封：此种结构形式主要包括以下几个部分：阀体、浮动阀盖、密封环、密封垫、牵制螺栓等等。在进行升压的操作之前，首先对牵制螺栓拧紧，让浮动盖上移，这会让阀盖、弹性楔形垫形成旋紧密封力。当介质对其施加压力的时候阀盖把形成向上进行移动，以此来牵制螺栓进行卸载。阀盖、弹性楔形垫二者间的密封比压与压力呈正向关系，会伴随着压力的上升而增加，最后以此来获取良好密封性。对密封布工作密封比压造成影响的因素包括两个部分。第一，是预紧密封比压；第二是由介质压力所产生的比压。如果介质压力不断升高则工作的密封比压也会不断增加。

2.3高温螺栓的相关连接

因为螺栓要在高温下进行工作状态，要考虑以下问题：螺栓和被连接件力学性能变化、应力松弛、温差载荷等等。要做好以下设计：为了可以避免旋合螺纹在高温的条件下发生了咬死类的故障，除科学的选材外最好把螺纹设计成一种粗牙的螺纹并在合理的范围内加大中间径的间隙。当钢螺栓在长时间中处于在一个300-500度时容易会出现应力松弛问题。所以一定要确保剩余预紧力一直高出所有需求值，有效确保联接坚固性。

2.4间隙配合需合理

阀杆、上密封座两者之间要确保适当的间隙。此外在材料热膨胀的系数方面要确保后者大于前者。否则会出现磨损等问题。

3.阀门设计中的几个关键技术

3.1热膨胀量

在进行高温阀门设计的过程当中，要将材料的热膨胀因素、零件承受热载差别因素都进行充分考虑。所以在进行高温阀门的设计过程中要把这类因素都完全考虑。为了让阀芯温度快速和管线流体的温度保持一致，让通过的热态高温流体导入温度比较低的阀门让横截面积较小的阀杆完成对阀芯的散热。因为阀座散热条件、阀芯是不一样的，所以膨胀量也是有所区别的，虽是一起加热，但最后膨胀量这一类的性能却是不一样的。所以在确定阀门零件间工作间隙时要增大范围，保证在高温介质情况下避免零件间出现卡死、擦伤等情况。最大效率减少零件因为温度所造成的损伤。但间隙增加量也要保持知足，要根据材料的热膨胀系统、应力和实际使用温度来进行确定。

3.2 热交变

介质热交变性能也会对零件间相互作用造成不同的影响。例如，阀座、导向套间连接可能会因为介质热交变改变而变得过松，让原来的密封作用推动了活性。因此在进行市里的同时要适当把阀座、支撑件的接头处进行缝焊的处理，以此来保证密封的作用。此外大口径阀门应该让使用本体堆焊阀座来防止和介质接触过多的阀门零件因受到交谈力影响而过于疲劳，并由此失去的原来的作用。因此在进行设计时要热交变情况下密封的弹性阀座结构的选择、效果评价等因素等都考虑。只有这样，才可由根本上减少热交变对高温阀门设计影响，减少零件的损伤，最大限度增加高温阀门的使用年限。

3.3 擦伤问题

如果材料间相互作用不得力，同时因为外界环境影响，都容易出现擦伤问题。例如在管路的系统中，阀座、阀芯擦伤是因为大硬粒子混入造成的；同时，振动冲击也会由此产生不良影响而导致擦伤。所以为了减少在运行过程中的擦伤情况要对密封的材料进行全速的选择，同时确保密封间的硬度匹配值在合理范围内。

4.结束语

伴随着高温阀门技术运用范围不断扩大，人们对高温阀门技术要求也是越来越多的，虽然，当前我们国家的高温阀门技术在一定程度上也取得了一定的成绩，但倗很多问题需要解决、提升。所以要对高温阀门设计中有关技术进行研究，通过对影响高温阀门技术分析和对材料选择、内件硬化处理分析，分析高温阀门技术中所注意的问题，以促使技术的不断发展，扩大高温阀门使用的范围，大大提升高温阀门的使用年限。

参考文献：

[1]裘叶琴.浅析阀门设计领域中的知识构成问题[J].科技创新导报，2010

[2]孙仁和.浅谈止回阀在燃气工程设计中的应用[J].中国新技术新产品，2013（09）.

输油管道控制阀门设计与实现 篇4

阀门是输油管道中的一个组成部件,主要承担着油料输送过程中的开启、关闭、压力调节等主要功能。并且在油料传输过程中,阀门所承受的压力还随着温度、油料性质的不同而变化。但是阀门的可靠性和安全性对整个油料运输过程中均起到至关重要的作用,因此在设计阀门的过程中,必须充分考虑到传输过程中压力的动态变化、甚至包括输油管道承受到一定的挤压、变形和震动后对控制阀门的影响。为了实现这一目标,在阀门设计过程中需要将阀门材质、外壳厚度以及受力情况做综合地分析,才能得出最终的设计方案。

在传统的设计方案中,阀体的强度,由于其形状的各异,受力情况不同,除了用试验应力的方法进行准确的分析外,很难得到既符合强度要求又较经济的阀体壁厚。并且,在阀门设计中,除了零件的物理结构设计之外还应包括零件的强度、刚度和变形等各种分析工作。过去由于计算方法的限制,只能根据材料力学和理论力学等学科中提供的一些经验公式进行估算,这种计算并不能全面反映结构的受力情况,也不能给设计人员指出阀门的薄弱环节和改进方向。但是,随着计算机技术和力学理论的发展,采用有限元分析方法进行结构的三维力学分析已经走向成熟,并已经在超临界设备的结构分析中得到了广泛的应用。因此,本文在设计过程中,常用的阀体强度计算公式采用一般性推导,对阀体壁厚计算则采用新的强度理论和校核方法。

1 管壁的选材

1.1 阀门外壁材料

材料工艺性能的好坏,会直接影响制造零件的工艺方法、质量及成本。根据使用工况,在阀门外壁材料的选用上,从导热性、热膨胀性、抗腐蚀性、工艺性能等方面考虑。

1.1.1 导热性的影响

材料传导热量的性能称为导热性,用导热系数表示。在制定焊接、铸造、锻造和热处理工艺图一中模型时,必须考虑阀门的导热性,防止材料在加热和冷却过程中形成过大的内应力而造成变形与开裂。

1.1.2 膨胀系数的影响

膨胀系数指的是材料随着温度变化而膨胀、收缩的变化程度。一般来说,管道受热时膨胀而使体积增大,冷却时收缩而使体积缩小。热膨胀性的大小用线膨胀系数列出常见金属的线膨胀系数。膨胀系数一般而言金属高与陶瓷,但低于高分子材料。

1.1.3 抗腐蚀性的影响

抗腐蚀性是指材料抵抗各种介质的侵蚀能力。非金属材料的耐蚀性远远高于金属材料。提高材料的耐蚀性,对于节约材料和延长构件使用寿命具有现实的经济意义。

1.1.4 工艺性能的影响

1)铸造性能

材料铸造成型获得优良阀体的能力称为铸造性能。衡量铸造性能的指标有流动性、收缩性和偏析等。

2)流动性

熔融材料的流动能力称为流动性。它主要受化学成分和浇注温度等影响。流动性好的材料容易充满铸腔,从而获得外形完整、尺寸精确和轮廓清晰的阀体。

3)收缩性

阀体在凝固和冷却过程中,其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。阀体收缩不仅影响尺寸,还会使阀体产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷。因此用于铸造的材料其收缩性越小越好。

4)偏析

阀体凝固后,内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。偏析严重的阀体各部分的力学性能会有很大的差异,能降低产品的质量。一般来说,铸铁比钢的铸造性能好,金属材料比工程塑料的铸造性能好。

输油管道阀门的实际使用工况为介质最大工作压力0.1968Mpa,阀门最大开启压力0.18Mpa,工作温度-40℃~120℃。根据以上的分析,输油管道阀门外壁材料在满足实际工况的同时,参照GB/12229的铸造要求,选用牌号为WCA的碳素钢为阀门外壁材料,其主要的化学成分和力学性能如表1所示。

2 阀门管壁厚度计算

2.1 阀门外壁壁厚计算

阀体壁厚在考虑介质对内部的内压外,还应该考虑阀门在关闭瞬间、阀门在装配、管道连接时所施加的外力所引起的一次加二次应力。

但是过厚的阀体断面在高温下会产生相当大的热应力,会给铸造、安装、支撑等带来相当的困难,因此,根据实际运行的经验,一般的计算公式都是借鉴受压容器或锅炉圆管的强度计算公式。

式(1)为《实用阀门设计手册》提供的阀体璧厚计算式。式(2)为《钢制压力容器》中内压圆筒的计算厚度。两式均符合第三强度理论,即塑性材料的屈服破坏理论,并由厚壁管计算公式简化推导出来的。

按照塑性材料的屈服条件,极限压力Ps可根据不同的假设做出计算,即Tresca屈服条件;当最大剪应力达到某一极限时,材料开始屈服,其计算公式见式(3);米赛斯屈服条件:当应力强度达到一定数值时,材料开始屈服,其计算公式见式(4)。

经过公式推导可得出

将式(7)分别代入式(3)和式(4)并除以安全系数n,即可得到式(1)和式(2)的计算式。

式中S——理论计算壁厚,m

P、Ps——计算压力,MPa

DB——阀体中腔或支管内径,mm

[s]——材料的许用应力,Mpa

P·、p——材料的极限压力,Mpa

s s——材料的屈服极限,Mpa

k——系数见式(6)

n——安全系数

DH——阀体中腔外径,mm

考虑到由于工艺系数(铸造偏差)、和腐蚀余量等因素,即可得到式(1)和式(2)的计算形式。一般在通用阀门行业均采用第三强度理论推导的式(1)计算阀体壁厚,再加上腐蚀余量。

2.2 输油阀门受力分析

本文采用第三强度理论,推导阀体壁厚计算公式,主要是考虑了筒体的失效问题。筒体的失效主要有三种情况。

1)弹性失效:弹性失效认为阀体内表面受压超过材料的屈服极限时,筒体就产生弹性失效,而不能再继续使用。

2)塑性失效:塑性失效认为阀体的内外表面材料都进入了永久塑性变形后失效。

3)破坏压力失效:破坏压力失效是指筒体壁遭到爆破才是真正失效,因韧性材料都具有应变硬化现象。但爆破压力不等于塑性失效。

在这三种失效类型中,破坏压力失效计算最为复杂,目前也没有成熟的可借鉴计算模型,国际上常用的压力容器失效计算公式——Faupel公式,其计算精度也仅为±10%,因此,在计算管壁厚度时没有采用该方法。而弹性失效计算过程虽然比较成熟,在实际设计中应用也较多。但是,相对使用塑性失效来计算的阀门壁厚,以第三强度理论作为对筒体强度计算的依据比较合理。因为这种计算方法,在阀体进入塑性的极限压力时,符合式(1)和式(2),计算时可以将屈服极限代入;如果要考虑蠕变疲劳变形时,也可将蠕变极限代入式(1)计算得到管壁厚度。因此,以塑性失效作为计算管壁厚度的理论基础,具有更好的准确性和灵活性。

3 有限元的应力与处理

1)三维造型

用solidworks完成阀体的三维造型,由于该阀体的物理形状、材料、载荷等都具有对称性。为了节省计算机资源,同时为了将阀体内部结构暴露出来以便于后续的加载,将研究对象沿对称面截取出来。为了缩短分析的求解时间和提高过程运行的运算速度,将一些对求解结果影响不大的,诸如铸造圆角和小的倒角等几何形状比较小的特征删掉。

2)模型分析

将solidwords中的模型导入到ANSYS中。比较导入前后的模型,模型不应发生扭曲、丢面多面等现象,确保信息的完整,为后续的分析提供可靠的分析对象。

3)单元类型与材料数据

使用ANSYS8.1软件在计算机上做三维线弹性静力分析根据阀体的结构特征、载荷类型以及分析的需要,选择砖形六面体单元solid45,此单元有8个节点每个节点3个自由度可以较好的描述问题的受力和变形情况,计算结果精度很高。

ANSYS所有的分析都要输入材料的属性。在结构分析中要输入材料的杨氏模量。由于是对阀体进行线弹性分析,给出分析模型所采用材料的弹性模量:

E=187GPa,泊松比µ=0.3。

4)网格划分与约束条件

使用网格工具中的Simart Size(智能分网)工具进行分网,并将划分精度定为4,系统将自动根据阀体模型的形状和尺寸,模型局部的曲率、线与线之间的距离,以及所设置的精度级别自动选择合适的网格密度进行划分。

5)载荷施加

在载荷的作用下阀体的对称面只存在X和Y方向的变形,所以选择阀体模型的对称截面,并在垂直于纸面方向的截面上施加Z方向的约束,在阀体的进出口端面上施加全约束。

根据阀体的水压试验压力,在阀体的内表面施加面压力载荷为1.5MPa的压强。

6)求解

有限元法其实就是将物体用有限个节点和单元划分成离散体,然后建立每一个单元体的有关公式,将它们在离散点处结合起来,得到整个物体的平衡方程组。求解的过程大部分是由计算机自动完成的,但也有不少需要选择和控制的地方,由于该结构属于小变形线性结构分析,所以直接使用默认求解命令进行求解。

ANSYS提供了多种显示结果的方式,如等值线图、轨迹线队列表显示,并可按1、2、3强度理论分别计算应力和应变云图,本文给出了Z轴方向的应变云图和组合应变云图,如图1、图2所示。

从应力和应变云图可知,在阀体内部的两法兰连接处存在最大应力和最大应变。出现最大应力的原因是由于在模型制作时,将两法兰面粘结在一起,使在该处形状变化最为剧烈、同时内壁存在着图一组合应变云图尖角的原因所形成。根据分析,阀体在正常运行条件的应力均小于对应的极限应力值,并有一定的安全裕度,说明阀体的结构强度安全,能满足设计要求。

4 总结

利用CAD技术对阀门进行设计与应力分析,可以较好地控制产品设计质量。本文采用的FEA技术进行结构的三维有限元分析,可以直观及全面地了解输油管道中阀门内部的应力分布和变形情况,使得临界阀门的设计建立在更加科学合理的基础上,也更符合设计准则中应力分析方法的设计思想。

摘要：本文对输油管道中的阀门设计与受力情况进行了分析和论证,综合分析阀门外壁材料在导热性、热膨胀性、抗腐蚀性、工艺性能等方面的需求特点后,选取了WCA的碳素钢为阀门外壁材料。借鉴受压容器或锅炉圆管的强度计算公式,以塑性材料的屈服破坏理论为指导,推导了阀门管壁厚度的计算公式。并用有限元分析方法对阀门结构体进行了三维力学分析。

关键词：阀门,输油管道,受力分析,强度,厚度,有限元

参考文献

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[2]李向东,檀润华,张学民,范玉青.面向平台创新的阀门产品快速设计流程研究[J].计算机集成制造系统,2008,14(1):6-10,72

[3]戴宁生,陆文龙,周桂生.三维CAD技术的推广与应用[J].机械制造与自动化,2007,36(6):76-79.

[4]杨志峰,雷玉勇,熊佳,袁其源.基于VB的工业阀门应用程序设计[J].机械设计与制造,2007(12):162-164.

阀门设计 篇5

我国阀门行业为劳动密集型行业。在中国的出口产品中，劳动密集型产品仍然会在相当长的一段时间里占据主导地位，同时，也应该看到由于各种原因，劳动密集型出口截止阀产品的优势正在缓慢减弱。中国阀门业要想有长远的发展，必须调整和优化产业结构，既要继续充分发挥传统阀门产业的优势，又要大力发展知识、技术密集型产业和新兴产业，以推动阀门产业的升级。只有这样，才能尽快缩短中国阀门业与发达国家之间的差距。

我国的城市化进程带动了全国各地的大规模基础设施建设，大量的给排水工程，特别是污水处理工程规模浩大，包括管道、阀门在内的水处理设备制造业已形成强大的水务产业。蝶阀阀门产品也应依据设备应用领域的变化相应改变其性能和参数。当前城建系统由过去使用的低压铁制闸阀逐步转向环保型的胶板阀、平衡阀、金属密封蝶阀和密封蝶阀。此外，随着我国能源建设发展力度加大，我国目前已成为世界上拥有超超临界机组最多的国家。电站建设向大型化发展，要用大口径、高压的安全阀和减压阀，同时也要用快速启闭阀门，因此须发展蒸汽疏水阀，并向亚临界和超临界的高参数发展。冶金装备制造也需要大量的高温、高压阀门装置。这些都为我国的阀门行业发展走向高端提供了良好契机。

目前，我国阀门行业还是以量的扩张为主，形成了在国际市场中同一水平上的过度竞争，要改变这一发展方式，就要坚持创新的理念，在产品开发与技术改造方面创新，可以积极与科研单位、高等院校进行联合，共同开发新产品项目，努力开拓国内外市场，进而克服数量型增长，提升产品档次，提高产品的附加值，注重自主品牌建设，以提升我国阀门企业在全球产业分工中的地位，提高抗风险能力与自身的“议价”能力，进而增强阀门行业的可持续发展竞争力。我国阀门市场竞争非常激烈。就阀门市场的分布，主要是依据工程项目的建设，阀门的最大用户是石化行业、电力部门、冶金部门、核电行业、化工行业和城市建设部门。

石化行业主要应用API标准的闸阀、截止阀和止回阀；电力部门主要采用电站用高温压闸阀、截止阀、止回阀和安全阀及一部分给排水阀的低压蝶阀、闸阀；

化工行业主要采用不锈钢闸阀、截止阀、止回阀；冶金行业主要采用低压大

口径蝶阀、氧气截止阀和氧气球阀；城市建设部门主要采用低压阀，如城市自来水管道主要采用大口径闸阀，楼寓建设主要采用中线蝶阀，城市供热主要采用金属密封蝶阀；

输油管线主要采用平板闸阀和球阀；

制药行业主要采用不锈钢球阀；食品行业主要采用不锈钢球阀等。

核电行业，阀门在这个行业作为核电设备的基础设备，大致占有5-10%的容量。中国将继续其核电发展规划，在2015年和2020年核电装机容量分别达到40GW和75GW，中国将于2012年中期前后重启新核电项目的审批。所以在这个领域要不断的推出新产品、新设备来满足市场需求。

阀门在水处理行业中使用量较大，主要以低压阀门产品为主，如蝶阀、闸阀、止回阀。据了解，目前市场上具有一定规模的阀门企业有2000余家，大多数分布在江浙及中原一带。由于产品技术含量要求相对较低，因此，竞争更为激烈。

从80年代起，我国开始组织骨干企业引进国外同类产品的设计、工艺等先进技术和加工设备，使我国的阀门制造技术和产品质量得到了迅速的提高，已经基本达到国外80年代的水平。

西方发达国家用了几百年的时间探索企业重组，而我们从改革开放至今只有30年，须要走的路还很长。从企业发展出发，大部分企业家是想与多企业联合重组，但温州小企业老板“宁做鸡头，不做凤尾”的想法，使得众多企业即使面临融资难、没厂房、缺品牌的实际困难，仍顾虑和大企业联合重组后的自身利益。此外，很多企业的重组合作也只是“摸着石头过河”，双方仅仅就基本框架达成了合作协议，等到联合重组真正运行起来时新问题随之出现，比如双方企业文化、管理模式、发展理念能不能融合等问题。

目前，国内阀门生产骨干企业已能按ISO国际标准、DIN德国标准、AWWA美国标准等国际标准设计制造各种阀门，部分厂家的产品达到了国际先进水平。虽然过年阀门行业的整体水平有了较大的提高，但质量上还不够稳定，如跑、冒、滴、漏现象在国产阀门中经常出现。国内企业生产的各种阀门普遍存在着外漏、内漏、外观质量不高、寿命短、操作不灵活以及阀门电动装置和气动装置不可靠等缺点，部分产品只相当于上个世纪80年代初的国际水平。此外，我国阀门行

业在产业结构以及行业的专业化程度方面均与国外企业存在较大的差距。

另外，我国阀门的配套能力也与发达国家相比尚存在一定的差距。一方面，我国阀门产品面临着良好的发展机遇。随着石油开发向内地油田和海上油田的转移，以及电力工业由30万千瓦以下的火电向30万千瓦以上的火电及水电和核电发展，阀门产品也应依据设备应用领域变化相应改变其性能及参数。城建系统一般采用大量低压阀门，并且向环保型和节能型发展，即由过去使用的低压铁制闸阀逐步转向环保型的胶板阀、平衡阀、金属密封蝶阀及中线密封蝶阀过渡。输油、输气工程向管道化方向发展，这又需要大量的平板闸阀及球阀。

能源发展的另一面就是节能，所以从节约能源方面看，要发展蒸汽疏水阀，并向亚临界和超临界的高参数发展。电站的建设向大型化发展，所以需用大口径及高压的安全阀和减压阀，同时也需用快速启闭阀门。成套工程的需要，阀门供应由单一品种向多品种和多规格发展。一个工程项目所需的阀门，由一家阀门生产厂家全部提供的趋势越来越大。

但另一方面，我们不得不认真对待阀门市场中的许多问题。由于我国阀门市场已基本形成国营、集体、合资、股份及个体民营并存的局面。在激烈的市场竞争中要求得稳步发展，企业都在关注着以下问题：努力降低生产成本、着眼于提高产品性能和效率；开发上档次的高新产品或生产单件小批的非标产品；通过阀门产品的国际品质认证；阀门产品应向环保、节能方向发展。但难免有个别以赢利为目的，不惜损害他人利益的不法厂商，在扰乱着正常的阀门产品市场发展。

从总体来说，我国阀门市场价格比较平稳，每年虽然略有升降，但幅度都很小。从华北阀门市场看，就发现了许多企业为赢利以次充好，严重的扰乱了阀门市场。

阀门市场主要存在的问题为：

一、部分经营者购买无厂名厂址的阀门，打印知名厂家的名牌及合格证，对合格阀门企业的声誉造成严重危害。

二、翻新阀门，部分经营者通过对废旧阀门重新油漆后第二次销售，给工程质量带来严重的安全隐患。透过对阀门市场的分析不难发现，我国阀门产品市场有着良好的发展前景，但必须通过规范市场秩序和严格的管理，消除恶性竞争，这里呼唤同业者的良知和政府的质量监管。

三、目前缺乏专业人才已成为制约我国阀门行业进一步发展的瓶颈，这势必

会影响我国减压阀行业的国际竞争力。

打开性欲阀门的方法 篇6

处理好家务。性治疗师伊恩·克纳博士表示，要想放松下来体验高潮，必须关闭与外界压力相关的大脑部位。尤其对女性而言，将家务事处理完毕，有利于提升性欲。

让老公和孩子一起玩耍。克纳博士表示，许多女性报告说，看到丈夫和孩子在一起共度时光后性趣大增。从人类进化角度可以理解为：知道自己的老公是一个好爸爸，女性会更有性爱动力。

多运动健身。运动会产生一种愉悦身心的多米诺骨牌效应，纽约贝斯以色列医学中心性心理医学项目主管丹尼斯·林博士表示，运动后你不仅会感觉充满活力，还会增加激素，产生性爱欲望。和另一半一起运动健身还可以增加相处时间。

和伴侣一起去酒吧。婚姻专家史黛西·耐尔金表示，酒吧的氛围会让人有激情的冲动，在那能展现你的性感。

紧紧拥抱爱人至少30秒。研究显示，拥抱伴侣30秒以上，会促进催产素分泌。这种激素能增强相互信任，提升性亲密和性欲望。拥抱时不妨在伴侣脖颈处深深吸气，闻闻对方的体味，能起到类似催情药的作用。

前戏时恪守“不要触碰腰带以下”准则。在男女亲密接触的前20分钟恪守这一准则，不仅能使双方更专注于爱抚和亲吻，而且能增加性爱的新奇感。

分享性幻想。克纳博士表示，大脑是人体最大的性器官。亲热时不要光靠身体刺激，还要利用心理力量，大方地同伴侣分享自己的性幻想。羞于说出口时，可以写出来。

展现不同的性特质。人们很容易落入陈旧不变的性角色，因此要努力改变。买件新衣服或换个新发型都可能有效果。

自慰。自慰是一种健康的性发泄渠道，还是提起性欲的好方法。既可以一个人自娱自乐，也可以夫妻在床上一起开展。

摘自《生命时报》

截止阀门全阻断密封结构设计 篇7

目前, 在锅炉、化工机械、给水排水及民用生活上应用的各类阀门品种繁多, 截止阀门是应用比较广泛的一类阀门产品, 国内截止阀门的阀体主要采用两种工艺方法制造, 分别为铸造工艺或冷挤压成型焊接工艺制造。阀门尽管结构简单, 但是由于阀门在工作状态下承受流体压力, 特别是高压阀门, 承受的压力更高。因此阀门的泄漏问题是阀门行业比较头疼的问题。以截止阀门为例, 一般在阀盖法兰与阀体法兰之间、阀杆外径与阀盖内孔之间、启闭件平面与阀口平面之间有3处密封, 并且阀杆外径与阀盖内孔之间、启闭件平面与阀口平面之间的两处密封在工作状态下, 由于阀门的开启与关闭运动, 该两处的密封都属于动态密封, 由于动态密封存在磨损问题, 因此截止阀门发生迟延性泄漏是不可避免的问题, 从而增加了截止阀门生产企业产品的返修工作量, 影响截止阀门正常使用, 也是截止阀门生产企业存在的技术难题。

1 截止阀门密封技术现状

目前截止阀门密封形式很多, 传统的密封方式是阀杆与阀盖之间采用填料函的方式进行密封, 填料函密封会增加阀门开启与关闭阻力, 并容易造成阀杆处密封材料的磨损而发生泄漏。因此, 广大科技人员发挥聪明才智, 不断研究新的密封结构, 取得一定的积极效果。如《一种不泄漏阀门密封装置》的实用新型专利, 采用密封罩、弹性元件、阀杆3个零件通过焊接方式, 使阀体内部的水与阀杆之间阻断, 能够有效地防止阀杆处泄漏。再如《波纹管阀门密封装置》的实用新型专利, 波纹管上端采用挤压安装, 下端焊接在启闭部件上, 同样实现阀体内部的流体与阀杆之间阻断, 也能够有效地防止阀杆处泄漏。但是两个实用新型专利存在一个共同的弊端:阀杆的升降不能采用螺纹升降, 而需要一种装置来实现直线升降。因此, 对于中小型截止阀门会造成结构复杂, 成本增加, 甚至因为结构尺寸的限制而无法实现, 只能适应大型截止阀门使用。并且弹性元件或波纹管在承受较大流体压力时会变形破坏。而《钢管冷挤压阀门》的实用新型专利, 针对阀杆与阀盖之间的动态密封磨损设计了一种“V”形填料垫的密封结构, 填料垫采用耐磨耐高温的聚四氟乙烯材料制造。在安装调试时, 填料压套压紧填料垫时, 填料垫的“V”开口扩大, 填料垫的外缘与阀盖内孔挤紧密封, 填料垫的内缘与阀杆外径挤紧密封, 实现安装调试密封。在阀门打开时, 管道内的压力会对下垫产生向上的作用力, 下垫沿阀杆向上移动, 填料垫的“V”形开口会进一步扩大, 边缘对阀盖内孔与阀杆外径的挤紧力更大, 阀门运行的密封性更好。并且, 填料垫设计成“V”形结构, 当阀杆外径与填料垫内缘相互磨擦产生磨损时, 填料垫“V”形结构的弹性会自动对磨损进行补偿, 从而保证阀门的密封性, 延长了密封垫的使用寿命, 取得较好使用效果。同时, 因为“V”形填料垫的密封结构仍然存在磨损问题, 所以, 并没有从根本上解决阀杆与阀盖之间因磨损造成的迟延性泄漏问题。研究更可靠的截止阀门密封结构, 仍然是截止阀门生产企业广大科技人员一直关注的课题。

2 全阻断密封结构设计方案

根据截止阀门的结构, 分析现有密封技术存在的问题, 截止阀门的阀盖法兰与阀体法兰之间、阀杆外径与阀盖内孔之间、启闭件平面与阀口平面3处密封比较分散, 在生产制造过程中有一处泄漏都会影响使用。因此依据工序集中原则, 对截止阀门的3处密封应该采取集中设计的整体思路, 即设计一种密封元件, 能够使阀盖法兰与阀体法兰之间、阀杆外径与阀盖内孔之间、启闭件平面与阀口平面之间的3处需要密封的部位同时取得密封效果, 实现密封件结构3位一体。依据以上设计指导思想, 密封件的结构设计必须是一个整体结构件, 并能够同时满足3处密封的需要, 以提高截止阀门密封的可靠性。

3 全阻断密封结构关键零件设计

3.1 密封件的结构设计

根据全阻断密封结构设计方案, 密封件设计为“U”形的整体结构, 如图1所示。“U”形密封件上口翻边法兰部位用于阀盖法兰与阀体法兰之间的密封, 底部平面部位用于启闭件下平面与阀口上平面之间的密封, “U”形密封件安装以后, “U”形密封件内部形成封闭空间, 使阀体内的流体与安装在封闭空间内的启闭阀杆组件实现整体阻断隔离, 阀杆部位不需要密封, 并能够从根本上解决阀杆处密封磨损后造成的迟延性泄漏的问题, 实现阀盖法兰与阀体法兰之间、阀杆外径与阀盖内孔之间、启闭件平面与阀口平面之间3处密封的三位一体, 从而简化了截止阀门的密封结构, 也能简化截止阀门的装配工艺。

3.2 支承套的结构设计

由于采用“U”形密封件结构, 处于封闭空间的阀杆与启闭件直径尺寸差别较大, 阀杆外径与“U”形密封件的筒形内壁之间存在较大间隙, 当“U”形密封件承受流体作用的径向压力时, 就会造成“U”形密封件筒形部位发生变形, 密封件材料处于承受拉伸应力状态, 如果材料反复发生变形与承受拉伸应力, 材料会提前发生老化现象, 影响“U”形密封件使用寿命。为了解决“U”形密封件的承受压力的变形问题, 改变材料承受拉伸应力状态, 在阀盖的下部设计密封件支承套结构, 如图2所示。

支承套的外径尺寸与“U”形密封件的内径尺寸采用间隙配合, 利用支承套在密封件内部的支承作用来提高“U”形密封件筒体部位的刚性, 抵制“U”形密封件筒体部位承受压力时的变形, 促使材料承受压缩应力, 防止材料老化, 以延长密封件的使用寿命及密封的可靠性。

4 全阻断密封结构的应用

4.1 全阻断密封结构的装配图 (如图3)

4.2 全阻断密封结构的装配关系

全阻断密封结构的截止阀门密封技术, 密封件3为“U”形结构, 其上口部有翻边法兰, 翻边法兰用螺丝钉8安装在阀盖6法兰与阀体法兰4之间。其底部封闭压盖在阀口11的平面上。“U”形密封件3安装后形成封闭空间, 封闭空间内安装阀杆组件, 阀杆组件与阀体内腔之间实现全阻断隔离状态。在封闭空间内由支承套5支承“U”形密封件3的内壁, 支承套5内部安装滑动配合的启闭件9, 启闭件9内孔与阀杆7底端阶梯轴颈部位间隙配合安装, 端部用轴用卡簧10进行轴向限位固定。阀杆7的外螺纹与阀盖6的内螺纹配合, 组成阀杆7升降功能, 阀杆7与阀盖6之间不需要机械密封。

4.3 全阻断密封结构的工作过程

截止阀门总装配以后, 如果顺时针旋转阀杆7, 在螺纹推动下使启闭件9下降, 挤压“U”形密封件3底部而封闭阀口11, 截止阀门处于截止状态。当阀门接入流体系统以后, 处于截止状态的阀门, 进水口1端的阀腔充满系统流体并承受流体系统的压力, 作用在“U”形密封件3的底部。因截止阀门处于截止状态, 出水口12端的阀腔内无水流无压力。当需要截止阀门通过流体时, 逆时针旋转阀杆7, 阀杆7上升, 带动启闭件9上升, 在流体系统压力的作用下, “U”形密封件3底部紧贴在启闭件9底平面随着启闭件9上升, “U”形密封件3筒体部分在压力作用下发生压缩性变形, “U”形密封件3的底平面离开阀口11上平面, 截止阀门开启, 流体进入出水口12, 截止阀门处于开通状态。

5 结语

截止阀门采用全阻断密封结构设计, 使阀盖6法兰与阀体法兰4之间、阀杆7外径与阀盖6内孔之间、启闭件9平面与阀口11平面之间3处密封形成三位一体, 从而简化了截止阀门的密封结构及装配工艺。全阻断密封结构从根本上解决了阀杆7外径与阀盖6内孔之间动态密封形成的磨损迟延性泄漏问题。阀杆7与启闭件9之间采用的滑动配合连接方式, 可以减小启闭件9与“U”形密封件3内壁之间摩擦, 防止“U”形密封件3损坏。特别是支承套的结构设计, 明显改善了“U”形密封件3材料的受力状态, 避免“U”形密封件3材料过快老化, 能够延长“U”形密封件3使用寿命。因此, 截止阀门全阻断密封结构的设计应该是阀门密封结构的创新。但是, 全阻断密封结构仍然存在“U”形密封件3材料选择问题, 为了取得更好的密封效果, 延长“U”形密封件3的使用寿命, 还需要进一步采用多种材料进行试验, 以确定“U”形密封件3采用材料的最佳选择方案。

摘要：针对截止阀门存在阀盖与阀体法兰之间、阀杆外径与阀盖内孔之间、启闭件平面与阀口平面之间的密封分散, 动态密封会出现迟延性泄漏的问题。研究设计出截止阀门全阻断密封结构, 从而简化了截止阀门的密封结构及装配工艺。并从根本上解决了动态密封磨损形成的迟延性泄漏问题。特别是支承套的结构设计, 明显改善密封材料的受力状态, 能够延缓材料老化, 延长密封件使用寿命。因此, 全阻断密封结构的设计应该是阀门密封结构的创新。

关键词：截止阀门密封,全阻断密封结构,材料受力状态,使用寿命

参考文献

[1]陆培文.实用阀门设计手册[M].3版.北京:机械工业出版社2012.

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[3]郑津洋, 陈志平.特殊压力容器[M].北京:化学工业出版社, 1997.

[4]于诚源.波纹管阀门密封装置:94218336.3[P].1995-12-27.

[5]张龙男.一种不泄漏阀门密封装置:93228952.5[P].1995-06-15.

化工设计中特殊阀门的选用研究 篇8

1 闸阀选用

闸阀在化工作业线当中主要执行控制压力流体通断的任务, 现代化工常用的闸阀一般为阀芯控制式闸阀, 其工作原理就是利用阀芯对阀门通路的开启和关闭进行控制。闸阀是管理阀门通路的开关, 结构相对稳定, 而且使用价值高, 操作也比较灵活, 其缺点在结构过于复杂, 一旦出现问题难以自行维修, 而且其密封面比较容易出现损坏, 造价也比较高。所以在化工设计当中, 首先应当明确企业的项目投资数额, 分析其是否具备安装闸阀的经济基础;其次, 则是根据管道设计与安装要求, 分析是否具备安装闸阀的条案件。

市场上的闸阀主要有两种应用流体, 一种是高粘稠度流体, 另一种是含杂质的压力流体, 这两种应用流体对闸阀的要求主要在温度方面, 要求温度不能太高, 并适用于作放空阀和低真空系统阀门。

2 球阀

球阀是一种较为先进的阀门, 通过手柄的转动, 球会发生定向的位置变化, 通过球的击发达到管路关闭或开启的作用, 其中的球就是阀芯的一种形式, 一般为贯通孔球。相对于闸阀来讲, 球阀的结构更加简单, 可以自行维修, 而且还具有辨别简单、动作迅速、轻质体小等特点, 操作起来也更加容易, 性价比也比较高。球阀最为突出的特点在于流通性好, 阻力小, 对流体的运作不会造成过大的影响, 而且密封面的性质比较稳定, 不会轻易出现损坏, 其缺陷就在于不具备调节流量的功能。因此, 在化工设计当中, 球阀一般被用于对闭合速度有较高需求, 且要求密封面性能高的管道当中, 亦或是气体、腐蚀性与压力流体的管道设计中。球阀安装的主要控制点同样是温度, 要求低温安装运作, 一般稳固需在0℃以下。

3 疏水阀

疏水阀一般被运用于水化工作业线设计当中, 在化工生产过程中, 出现的蒸汽输送、加热、保温、消毒、汽水分离、蒸馏、干燥等操作步骤一般都需要使用疏水阀来进行调节, 其作用在于稳定作业设备的所需温度和热量、阻止蒸汽外泄以及排出凝结水。疏水阀需选择可控性强、反应速度快的阀门, 疏水阀在操作过程中务必要达到完全干净的排出凝结水、高效阻挡蒸汽外泄的效果, 同时还需对疏水阀的有效使用年限、可靠性和安全性、维修难易程度等进行考究。

疏水阀选用要求如下:对象设备有对快加热速度限制, 对加热温度控制相当严格, 同时要求加热设备中零凝结水积存时, 可选择具备排饱和水功能的机械型疏水阀;如果对象设备受热面积达, 对加热速度和温度没有过高的要求, 也不需要加热设备零凝结水积存, 从节约成本的角度考虑, 则可选择热静力型疏水阀;其次则是在保障最佳性能的同时, 选用安全系数更高等疏水阀。

4 节流阀

在设计中, 节流阀一般是用于调节管道流量, 很少启用其截流功能。节流阀拥有多个节流阀瓣, 而且阀瓣的形状各有不同, 根据开关的调节, 不同形状的阀瓣可达到不同效果的节流作用。节流阀的优势在于可控性强, 几乎可以完成各种节流调节任务, 而且质轻体小, 安装维修非常便利;但由于节流阀是通过不同的阀瓣来达到不同的节流效果, 所以节流一般不是很精确, 尤其是在阀瓣使用久远、磨损严重的情况下, 阀芯越是磨损严重, 其节流精度越是会受到影响, 同时也可以看出, 节流阀阀芯的稳定性比较差, 容易受到损伤、腐蚀。

节流阀的运用面也比较广泛, 温度较低的压力流体都可以使用该阀门, 但是要求是高压压力流。

5 安全阀

安全阀是为保障化工作业线安全设计的, 常用保护管线安全, 是一种自动保护装置。其工作原理是以自身的阀体设计为基础控制流体压力, 使其维持在安全值以下, 从而达到保证管路压力流体正常流动的目的。如果管路的流体压力超出安全值, 安全阀就会启动, 减少管路内的流体, 降低压力。由此可以看出, 安全阀的使用频次并不多, 只有在遇到特殊情况的时候才会启动对管路内的流体进行降压。市面上的安全阀有很多, 在化工设计过程中, 根据管线设计的安全控制需要进行型号选择即可, 温度等对安全阀的使用安全并不会造成过大的影响。

6 减压阀

减压阀辅助节流阀工作, 主要作用是调节压力流压力流量, 其动作发生也是依靠阀芯, 工作原理则是运用阀芯调节压力流量。控制压力流量体现在两个方面, 一方面, 通过降低压力流量的体积达到降低管道内压力的目的, 另一方面, 当管道内飞压力流体压力流量不稳定时, 减压阀可以调整压力, 保持管道内压力的稳定性, 从而减小压力流体对其他部件的造成的伤害。减压阀的工作压力控制尤为重要, 在操作减压阀时, 一定要注意对于工作环境的压力进行观察, 一般发现其工作原理超出允许范围之内, 要立即停止操作, 并对工作压力进行调节, 实际工作中因减压阀工作压力控制不当造成的安全事故时有发生, 所以必须对其引起十分的重视。减压阀的使用范围也比较广泛, 在气液流体或高压流体中均可使用。

7 结语

在化工设计当中, 阀门是其中一个较为重要的项目, 一般来说, 阀门在化工作业线中起到调节压力、控制流量以及开关闭合等作用, 阀门选型是否正确稳妥对于化工作业线今后的运作十分重要。

参考文献

阀门设计 篇9

阀门是国家生产生活中必不可少的一种零件, 运用十分广泛, 在能源使用、开采矿井、化工生产、重工业、城市建设的每一个部门都会用到阀门这种零件, 并且形态各异。阀门产品是根据设备不同类型的产品区分不同的规格, 零件之间存在一定的相似性, 采用适当的软件会将工作效率提高。利用Solid Works不仅能够提高设计的精确度, 还能够减少重复劳动, 有效提高设计效率, 在保证设计质量的同时缩短设计占用的时间, 并且新产品的研制也会加快速度。

1 Solid Works平台中必要的插件

1.1 CAE模块-COSMOSWorks

Solid Works是一款能够实现复杂的三维造型, 并生成工程图的制图软件[1]。其中COSMOSWorks是一个重要的插件, 主要用于电磁分析、流场分析和结构强度分析, 帮助设计人员进行精确定位。实时优化模型结构并且做出对比分析, 达到设计模型精确度进一步提高的目的。并且COS-MOSWorks操作更加简便, 简单易学, 对于一般不太复杂的零件应力情况分析, 操作人员并不需要非常专业的技能, 就能够进行简单的分析。

1.2 仿真模块COSMOSMotion

COSMOSMotion是基于ADAMS解决方案引擎创建的, 主要用于计算仿真构建的运动分析, 在Solid Works窗口运行中起到重要的作用[2]。这一模块能够观测到零件在某一周期内运动的状态, 并将载荷传入COSMOSWorks中进行快速计算分析, 对于计算的结果精确度有一定保障, 能够提前发现零件中的问题, 以便工作人员及时修正。另外这个过程能够通过API接口利用各种语言进行二次开发, 从而实现更加复杂的运动仿真算例, 帮助设计人员进行验证。

1.3 CAD模块-CAMWorks

CAMWorks是一种与Solid Works无缝联接的加工编程软件, 能够对设计结构进行加工特征的自动识别和提取, 并且自动生成数据传输给数据中心, 是一种高端智能的零件加工软件。在生产中十分重要[3]。

2 基于Solid Works的虚拟设计平台模型

构建这样一个设计平台需要各个部分组合完成, 下面简单介绍设计平台的几个主要构成结构。

2.1 界面层

任何电子产品都需要能够控制的界面, 方便设计人员操作, 对阀门的参数进行个性化设定, 同时可以根据设计的使用需求进行特殊的设定。其中包括数据接口、人机交互界面, Solid Works菜单以及阀门参数数据库。设计人员通过人机界面输入特定的参数数据库中的信息会被自动检索, 快速提取有效信息, 完成建立三维模型的指令, 根据输入的数据进行相应的工程图设计。

2.2 Solid Works函数接口

这一软件就是为了方便用户对其进行二次开发, 其中提供了完整的开发工具, 可以给用户提供自由、开放的开发环境, 方便用户根据自身的设计需要对软件进行更改, 并且含有很多功能函数, 基本上能够满足一般客户的需求。API中的函数能够被VB及其他支持OLE的开发程序调用, 方便用户拓展Solid Works的功能。

2.3 创建用户菜单

这一设计主要是为了方便用户将参数设计功能以插件的形式融入Solidworks主菜单当中, 这一操作系统与Windows中的菜单插入类似, 将需要的插件插入Solid Works界面中。同时菜单上将不同种类的阀门进行分类。对同一种类不同型号的阀门进行分类, 用户只需要在菜单里面选择适合的阀门种类参数就可以实施设计, 通常这一过程可以由VB完成。如图1所示。

2.4 阀门零件几何参数数据库

设计需要的数据都存在VB程序中, VB程序中有一个DATA空间是为了连接数据库中的数据传输到主程序中。能够初步实现数据库和程序界面相互连接和应用, 从而完成相应的任务。其中数据库中的数据会以表格的方式呈现, 表格中间数据经明确的分类, 方便用户查找, 完全满足用户的实际需求。

3 用设计平台进行产品开发的设计流程

3.1 设计概念

应用建立好的设计平台, 能够保证企业单位的研发和设计要求, 针对一般的设计要求, 能够同时查阅和参考相关的设计资料, 运用Solid Works进行设计一个模型, 还能够及时检验设计方案的可行性, 只有通过了初步的评价才能够进入下个环节, 若不可行则根据现实情况进行具体改进, 重新建模, 进行设计, 指导检测完全可行为止[4]。

3.2 设计细节

通过程序的计算能够确定设计的基础参数, 并输入到Solid Works设计平台中, 阀门的参数经过试验确定设计目标, 完成三维建模、仿真测试、制图等过程。整个过程有专门的软件管理, 保证制图的过程正确, 生产信息输入到生产环节, 保证不会因为计算出错。

4 阀门设计平台中参数化设计

4.1 基本零件建模

首先绘制一个规格的对夹蝶阀阀体密封圈, 并注意几何特征的尺寸。建模完成以后, 利用好软件固有的操作程序进行设计注解, 将设计参数在图纸中标注出来, 确定设计的参数是否正确。然后可以通过菜单中的选项自由改变设计的尺寸名称, 建立一个专有的设计尺寸代号。如图2所示。

4.2 建立系列零件设计表

建立零件设计表的时候可以选择插入表格, 在设计窗口中嵌入。表格中的数据可以选择自动或一次填入。自动生成时要将尺寸全部选中, 然后拖入表格中, 或逐一点击各个尺寸, 之后连同尺寸的名称也显示出来, 并且自动输入到表格中。这时得到的数据就是设计者需要的特定尺寸。通过这种方式一次记录不同规格的阀体密封圈对应部位的尺寸数据, 就能够统计出设计数据表格。将表格设置完成以后就能够生成全部系列阀体密封圈的零件主参数[5]。

4.3 建立产品库

通过计算机建立阀门库, 其中将阀门按照一定的规律进行分类整理, 将阀门的类型、连接形式和零件的名称加以区分, 建立一个完整的归纳分类档案。设计者在查询的时候只需要点击目录, 后面的子目录就会显示出来, 然后点击某一规格的三维模型将其保存在文件夹中, 再将零件保存在阀门库中。一次完成每一种产品规格的零件, 从而完成一个完整的产品库建立, 之后的工作中有新的种类和规格的阀门只需要按照原来的方式添加进去, 逐渐丰富产品库。

4.4 参数设计应用

当阀门零件设计需要应用到参数化设计零件的三维模型的时候, 只需要在设计管理配置中, 选择主参数, 便可以通过软件程序自动生成相应规格的零件设计, 避免重复工作, 节约大量设计时间, 并且能够保证设计的精确性[6]。在产品进行装配设计的时候只需要选择需要的零件将其拖动到装配区域, 系统就能够自动完成装配工作, 通过设置配置对话框中的参数就能够完成零件的添加, 快速完成产品的装配。

5 结束语

Solid Works的虚拟设计平台能够满足中小型企业对于零件的设计要求, 并且支持各种设计模块, 将设计方面需要的功能融合到这一个软件上, 大大提高设计效率。而SolidWorks中系列零件设计表参数化方法, 操作简单, 并没有特别的操作技巧, 懂得设计知识的人都能够很快学习如何使用, 并且计算机的储存数据的功能能够帮其保存设计数据, 方便之后维修工作, 避免重复工作, 大大提高工作效率。在现实生产生活中应用十分广泛。

参考文献

[1]黄阳.基于Solid Works的机械制图规范的模板化定制[J].现代制造工程, 2006, 29 (4) :24-26.

[2]刘志林, 苏丽.基于COSMOSMotion的机械臂三维虚拟仿真[J].机械设计与制造, 2010, 48 (12) :92-94.

[3]沈斌, 欧阳华兵.特征加工技术及其在CAMWorks中的实现[J].机床与液压, 2011, 39 (4) :33-36.

[4]秦柳, 申剑坤, 孙宏.基于Solid Works和Algor的阀门建模分析[J].机械科学与技术, 2011, 31 (1) :149-153.

[5]彭和平.基于Solid Works的零件系列化设计[J].组合机床与自动化加工技术, 2004, 46 (8) :49-51.

化工设计中的常用阀门选型策略探析 篇10

关键词：化工,阀门,选用

随着我国经济的迅速发展, 化工产品的需求量逐年递增。由于化工产品具有易燃易爆、有毒有害、不稳定等特点, 容易造成爆炸、污染水体空气等重大事故。化工产品的生产运输一般采用封闭管理, 或者在管道里或是在特种车辆的储油罐里。尤其在化工企业生产过程中, 化工管道的设计尤为关键, 设计的好坏直接影响产品生产质量和效率。在化工管道的设计中, 阀门的设计是关键之关键。阀门的设计是实现管道压力流体的走向的控制基础, 决定了压力流体是否可以通过此段管道, 通过的流量、压力是多少, 达到一定压力后该段管道是否通路等等。因此, 阀门的选择关系到管道设计的主旨和要求。下面就化工管道中经常使用的阀门进行阐述, 分析一下阀门选择的常用手段和方法。

1 常用阀门及选型简介

现在各种阀门设计已经十分成熟, 也基本适应了化工管道使用的需求。现代阀门的型号、适用范围等都很多, 产品质量也是有不同的范围。只有加以正确认识常用阀门的使用范围, 型号类型, 才能在设计管道中加以应用。因此, 下面介绍一下化工常用阀门的一些基本特点。

1.1 闸阀。

它是一种利用阀芯直接开启或关闭阀门通路的阀门。直接控制安装阀门管路的通断, 其具有关闭时密闭性强, 结构简单, 不易损坏, 是最为常见的化工管道设计中的控制压力流体通断的阀门。这种阀门是化工管道设计的首选, 可以应用于粘稠度较高或是杂质含量较多的压力流体, 一般对温度要求不能是高温。

1.2 球阀。

该阀的阀芯是带有贯通孔的球状体。利用阀芯在阀体内的转动, 实现管路的通断。这次阀体的结构也是比较简单, 反映速度也是极快的, 使用和维修起来比较方便。其选型的基本要求也是不易高温, 可以适用于粘稠度较大、压力较大的管道设计中。整个管道设计中, 只有一个球阀作为流量控制, 是不行的。它只能适用于迅速截断管道压力流体。对于一些需要快速关闭, 密闭性要求较高的管路中, 经常出现气化、操作困难、压力流体具有腐蚀性等情况的管路设计中, 可以使用球阀。

1.3 节流阀。

该阀由于其阀芯的不同还有很多型号。其基本结构类似于截止阀门。该阀的阀芯性状不同, 阀内的空间大小是该阀的基本质量好坏的主要参数。虽然调节能力较强, 但因为结构等特点决定了阀芯的腐蚀较快, 精度不是很高。该阀适用于压力流体温度不高, 压力适应于高压。管路设计中需求流量控制时可以使用该阀, 但一般不用于截止通路使用。

1.4 安全阀。

它是一种自动保护的阀, 是整个管路设计的安全屏障。它是利用自身阀体的设计, 当管路的流体压力超过一定上限之后, 泄流降压, 使其恢复到安全上限之下, 进而保障了管路压力流体的正常流动。该种阀门的选择一般是在特殊情况下使用。例如, 由于各种事故可能造成的管路里压力流体的瞬时压力过高, 导致短时间内管路里的压力流体压力过大, 超出正常压力范围, 这时可以考虑使用安全阀泄压。该阀门的型号和实用范围很多。不同的情况, 选用不同的阀门。例如, 压力流体为气态 (液态) , 可以使用全启 (微启) 型。当温度过高, 超过200度之后, 可以使用具有散热功能的。压力流体具有高腐蚀性, 可以选用螺纹型等。

1.5 减压阀。

该阀门的基本构造是采用节流阀的设计。利用阀芯的控制, 实现管道里压力流体的压力流量控制。这种控制不仅仅限于对管道压力流量的降低, 还有就是当管道中的压力流体压力流量不稳定时, 利用自身结构进行调稳压力, 使得管路压力稳定, 减少对管路中其他元件的影响。通常的减压式的阀门进出口压力比大于2倍以上。可以对85%到110%的压力波动, 进行有效调节控制。一旦出现超范围工作, 不仅性能降低, 损坏元器件, 还可能导致由于压力不稳定造成的安全问题。该阀门的应用领域很广, 可以适用于气液状态的压力流体。可以使用在一些高压的流体等。例如, 压力较低的气态流体可以使用螺纹式的。活塞式的可以适应于不同压强状态, 不同直径、使用的温度范围也是很广, 一般流体温度较高时, 就可以使用该型号的阀门。当压力敏感度要求较高时, 可以使用弹簧型等。

2 选取策略

化工管理中常用阀门的基本了解是进行选型策略探讨的基础和依据。闸阀是化工管路设计中最为常见的。因为在化工企业中该阀门的使用范围最广, 可以适用于包括高温气体在内的很多压力流体。这是该阀门最大的优点。球阀应用领域没有闸阀广, 但是也是较为常用的阀门, 在选取的过程中, 其内部的阀芯的贯通孔的直径是一个关键参数, 如果选择不当, 流进期间的压力流体对阀芯的冲击可能降低该阀门的使用寿命。节流阀是流量和压力的控制元器件, 在设计过程中不能将该阀当做截止阀使用。安全阀是一种自动控制管道压力的卸载阀。对其选择应该注意其工作压力, 这是它的主要性能参数和技术指标。减压阀的主要技术参数与安全阀相同。

3 结语

阀门选择是化工管路设计的关键, 加强对常用阀门的性能掌握是选型的基础。只有科学合理的选择适合的阀门类型和型号, 才能使得管路运行的成本有效降低, 效率不断提高。

参考文献

[1]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册 (第三版) 下册[M].北京:化学工业出版社, 2007.