文献综述-全焊接球阀结构设计与密封性能分析
本科毕业设计（论文）
文献综述
题 目 全焊接球阀结构设计与密封性能分析
1
全焊接球阀结构设计与密封性能分析
摘 要
全焊接球阀由于结构简单、可埋地、使用时间长等特性而在城市供暖、天然
气运输等长输管线中被广泛使用。考虑到建一条管线比多条并行小口径管线更为
经济，国家重大管道工程建设对公称直径为 100mm 及以上的特全焊接球阀的需
求量日益增加。
良好的密封性能才能保障球阀安全使用，全焊接球阀的密封性能由阀座密
封圈和球芯接触面上的密封比压决定。若密封比压过大，超过密封材料的许用比
压，可能会将密封圈压溃，进而导致密封失效；若密封比压小于密封必需比压，
则球阀直接泄漏。目前，关于球阀密封性能的研究都是将介质压力作为静载荷，
分析在全开工况下球体和阀座密封面的密封比压分布情况。但球阀启闭过程中，
内部流场流动复杂，会出现旋涡、水击等现象，作用在密封圈上的流体介质压力
不断变化，仅通过静态分析,无法得到阀门启闭过程中密封比压的大小和变化规
律，不能准确判断球阀在启闭过程中的密封性能。
本课题首先完成特全焊接球阀结构设计，通过数值模拟的方法分析球阀在
不同开度下的内部流场流动特性和密封比压分布情况；针对阀座密封面密封比
压分布情况分析球阀启闭全过程的密封性能，并据此对阀座密封圈进行结构改
进。
关键字：全焊接球阀；密封性；结构设计；改进；
1
1.研究背景及研究意义
全焊接球阀作为一种常见阀门，具备普通球阀流阻小、结构紧凑易操作、国
家重大工程项目和各大城市基础设施建设推进过程中，特别是在“国家一带一
路”战略和推进城市使用清洁能源以改善环境污染的背景下，重大管道工程建
设对球阀的需求量日益增加。考虑到建一条管线比多条并行小口径管线更加节约
成本，刚性和抗震能力更强，管线的设计内径向化发展。DN100 及以上口径的
全焊接球阀应用而生[4]。球阀内漏是指球芯与阀座密封面接触处密封失效造成泄
漏。在管线球阀的发展历程中，经常会出现密封面磨损、密封圈局部变形等问题
导致密封失效，在石油天然气运输管道、城市供暖管道、燃气运输管道等都曾有
因阀门泄漏造成的重大事故。固定球球阀在运行工况下，依靠介质静压力和弹簧
预紧力将密封圈压紧在球芯表面形成密封，密封面上的压力称为密封比压 [5]，
要确保阀门有良好的密封性能，需要操作密封比压值在密封必需比压和材料的
许用比压范围内，如果密封比压过小，低于密封必需比压，则密封圈处会直接
造成泄漏；如果密封比压过大，高于材料的许用比压，可能会造成密封圈严重
变形甚至压溃密封圈，球阀也很难开启[6]。
目前，关于球阀的密封性能研究都是在密封圈外端面上施加静态载荷，计
算球阀在全开状态下密封面的密封比压，并以此来探究密封性能的相关影响因
素和改善方案。但球阀在启闭过程中由于开度变化，流场的流速和压力发生变化
因此作用在阀座密封圈外端面的介质压力不同，在密封表面形成的密封比压也
不同，仅根据静态载荷分析球阀密封面的密封比压[7，无法得到阀门启闭过程中
密封比压的大小和变化规律，不能准确判断球阀在启闭过程中的密封性能。对于
球阀密封结构的设计具有实际的工程研究意义。尤其对提高特球阀的生产技术水
平，满足国家大工程发展需要有重要价值。
2.国内外发现现状
2.1 全焊接球阀发展现状
长输管线是指能够实现远距离传输物质的工程管道。1914 年，第一条输油
管道在美国建成，仅有9km 长的管道宣告了管道工业的发展，长输管线的发展
离不开城市燃气、石油运输、天然气、供暖供热等长距离运输行业的发展，由于
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本科毕业设计（论文）文献综述题目全焊接球阀结构设计与密封性能分析1全焊接球阀结构设计与密封性能分析摘要全焊接球阀由于结构简单、可埋地、使用时间长等特性而在城市供暖、天然气运输等长输管线中被广泛使用。考虑到建一条管线比多条并行小口径管线更为经济，国家重大管道工程建设对公称直径为100mm及以上的特全焊接球阀的需求量日益增加。良好的密封性能才能保障球阀安全使用，全焊接球阀的密封性能由阀座密封圈和球芯接触面上的密封比压决定。若密封比压过大，超过密封材料的许用比压，可能会将密封圈压溃，进而导致密封失效；若密封比压小于密封必需比压，则球阀直接泄漏。目前，关于球阀密封性能的研究都是将介质压力作为静载荷，分...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
价格：100光币
属性：9 页
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格式：DOC
时间：2023-08-20
