油气管道球阀结构设计改进及性能试验研究

为了提高管道球阀内部密封可靠性，设计了一种采用具有组合密封特性的多重阀座结构，并开展了密封性能和寿命试验分析，考察了阀门压力试验、功能试验和现场工业性应用试验等过程。结果表明，0.6 MPa低压气密封和1.1倍公称压力高压气密封性能试验结果均符合标准规定的无可见泄漏要求；改进设计后的管道球阀具有独有的多级阻断介质密封、压力缓冲和全封闭注脂的特性和优势，提高了阀门的密封可靠性，根据多重阀座的特性，综合性能达到或优于2台传统球阀串联的叠加效果。研究结果为管道球阀尤其是关键位置阀门提供了更优的选择，降低了油气管道球阀内漏的风险，对保障管道系统安全运行具有重要的意义。     

高温高压球阀主密封结构自补偿设计研究

为解决球阀在高温高压等苛刻运行工况中遇到的主密封结构密封面受到的摩擦磨损,导致的阀门泄露、密封性能降低等问题,从球阀的密封原理出发,针对现有密封结构优缺点进行了研究。将计算机辅助设计以及有限元分析技术应用到球阀的结构设计过程中,根据密封性能对密封比压的要求,分析了密封面宽度与密封比压的关系,提出了利用流体介质自身压力提供阀座轴向推力迫使阀座补偿摩擦损失的方法,从而达到了自补偿密封效果,并利用建模软件Solid Works设计了自补偿主密封结构三维模型,利用自带网格划分插件进行了有限元仿真分析。研究结果表明:在产生摩擦磨损时,该设计能够通过自我补偿功能增加主密封结构的密封面宽度,从而降低了密封面上的密封比压,使得阀门密封性能得到提高。     

玻璃纤维增强塑料浮动球阀密封性能分析

采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作的球阀,具有强度高、密度小、耐酸碱腐蚀等优点,已逐步取代金属球阀应用在氯碱化工管道中。以DN50 GFRP浮动球阀为研究对象,分析常压下旋塞预紧力、密封件摩擦因数和密封面宽度对其密封性能的影响,并探究阀球推荐工作压力和GFRP浮动球阀整体设计参数对密封性能影响的主次顺序。结果表明：GFRP浮动球阀最高工作压力不应超过3 MPa,在常压环境下,需施加550 N以上的旋塞预紧力才能保证球阀正常密封;增大密封面摩擦因数可提高其密封性能,当密封面摩擦因数达到0.2时,密封面上最低密封比压最接近临界密封比压,材料利用率最高;随密封面宽度增加,最大密封比压呈先减小后增大的趋势,综合考虑球阀的使用寿命和材料利用率,该阀座的最佳密封面宽度为8.65 mm;密封面宽度对GFRP浮动球阀密封性能影响最大,其次为旋塞预紧力,密封件摩擦因数的影响最小。     

金属陶瓷硬密封双偏心半球阀密封性能分析

针对石油、化工等行业中阀门极易发生密封失效的问题,采用金属陶瓷作为密封件,设计了一种耐磨损、耐腐蚀的硬密封双偏心半球阀,指出软密封球阀的密封比压计算公式不适用于金属陶瓷硬密封的情况,利用赫兹弹性接触理论分析了半球阀密封副密封比压分布规律,建立了半球阀密封性能评价模型,并采用有限元方法计算了半球阀密封副密封比压。通过对比密封比压分布规律的理论分析结果和有限元结果,验证了有限元分析结果的正确性。并得到阀芯、阀座之间最大密封比压为9.55MPa,满足密封性能评价模型,说明设计的金属陶瓷硬密封双偏心半球阀密封性能良好,不会发生介质泄漏。     

双向密封偏心半球球阀浮动阀座的设计与分析

介绍了一种双向密封偏心半球球阀的浮动阀座结构,可实现双向密封,且有自动补偿功能,保证阀门的密封性,并论述了偏心半球球阀的性能。     

固定球阀主密封副结构尺寸对密封性能的影响

选择NPS10 Class600硬密封固定球阀为研究对象,分析球体尺寸、阀座尺寸、摩擦系数等因素对密封性能的影响。将阀座密封结构尺寸分为四纵四横及角度共9个结构参量,建立有限元模型,分析工作条件下球阀密封副的变形及密封,并对阀座结构进行优化。结果表明:球体与阀座密封面的摩擦系数对最大密封间隙和变形量影响大;阀座高度方向的尺寸可显著提高阀座刚度以及密封副密封性。尺寸优化后密封效果提升显著。     

强制密封球阀流场模拟与分析

论述了强制密封球阀的结构特点和工作原理,分析了阀门在全开启和刚开启时的流场数值模拟状态,修改了阀座结构,提高了阀门密封的可靠性。     

球阀阀座密封结构的改进

介绍了浮动套筒式软密封和硬密封球阀阀座的结构,分析了阀门在干灰输送管道中工作的失效形式,给出了复合式膨胀型阀座密封结构及阀门的电气控制气动和液动驱动的原理和过程。     

一种新型无摩擦球阀的设计

球阀是一种新型阀门,不仅结构简单,密封性能良好,而且在一定的公称通径范围内体积较小、质量轻、材料耗用少、操作简便,是近几年发展速度最快的阀门品种之一。但随着球阀的开关次数增加,球体与阀座表面会有不同程度的磨损,进而会使球阀的密封性能下降。介绍球阀的一种新型密封结构,该结构不仅可以实现球阀在启闭过程中球体无摩擦转动,还可以有效避免球体与阀座表面的磨损,而且能减小阀杆与执行元件所承载的扭矩,同时降低了对阀杆强度的要求。     

金属密封浮动球球阀碟簧预紧密封结构受力研究

介绍了金属密封浮动球球阀的结构原理、产品的设计特点及工况系统的使用要求,分析了阀门碟簧加载预紧密封结构在高温工况下密封比压力的计算以及影响其密封性能的制约因素。给出了阀门碟簧加载预紧密封结构的碟簧预紧力和密封比压力的理论分析及计算过程。     

阀门密封副摩擦学性能研究

阀门的密封性能取决于阀盘与阀座组成的密封副性能,而阀盘与阀座组成的摩擦副性能又是影响其密封性能的主要因素.通过对各种密封副进行摩擦学试验,比较了各自的摩擦学性能,发现通过对阀座材料进行等离子喷涂镍基合金以及将阀盘材料更换为超高分子量聚乙烯,可有效改善其摩擦学性能,达到改进阀门密封性能的目的.     

超低温球阀密封要素的分析

介绍了超低温阀门密封副质量、密封比压、流体物理性质及密封副结构和尺寸的确定及其对阀门性能的影响,基于低温阀门的设计准则及阀门密封性能的基本理论,分析了超低温球阀密封各个要素的相互关系。     

基于有限元法的超超临界机组球阀密封设计及研究

作用于超超临界机组球阀密封结构接触面沿介质流动方向上的合力大小是影响其密封性的关键因素,为使达到规定的密封效果,阀球与阀座密封需进行配对研磨。该文介绍了球阀失效机理,根据超超临界机组球阀实际工况建立密封模型,采用理论计算与有限元分析验证相结合的方法对阀座密封比压进行研究,分别得出球阀进口端阀座密封比压计算公式和阀座上密封比压的分布规律,为解决球阀阀座与阀球接触的密封问题提供必要的理论基础。     

固定球球阀的加工

介绍了固定球球阀的密封原理和阀座密封力的计算，分析了加工误差对密封性能的影响，提出了改进意见。     

箭体充气阀密封性能量化分析

借鉴垫片密封及阀座密封比压原理,从力学角度建立了阀门漏率计算公式。以有限元方法建立了阀门漏率计算模型,实现了阀门漏率的初步量化分析和计算。通过分析充气阀阀座结构尺寸对阀门密封性能的影响,证明在保证阀门非金属密封面无损坏的前提下,阀座密封面半径越小越有利于阀门密封。     

一种可在线检漏的双半球硬密封球阀结构设计

强制密封球阀是油气输送管道、站场计量检定等领域的核心设备之一。针对进口ORBIT轨道式强制密封球阀只能实现单向密封、背压楔紧力不足等结构设计缺陷,设计了一种可在线检漏的双半球硬密封球阀。采用分体式球体结构设计理念实现了双阀座双向强制密封。经过严格计算优化的阀杆楔形锥体镂空结构,能够对称撑开球瓣,双向受力平衡,使阀门的机械楔紧力与背压密封效果大大提升。该球阀拓展了轨道式球阀的设计思路,提升了产品性能及使用寿命,促进了轨道式强制密封球阀国产化高质量顺利完成。     

箭体阀门密封性能量化分析方法

参照垫片密封及阀座密封比压原理,从力学角度建立阀门漏率计算公式,并以有限元方法建立阀门漏率计算模型,从而实现了阀门漏率的初步量化分析和计算。以充气阀为例分析阀座结构尺寸对阀门密封性能的影响,结果表明在保证阀门非金属面没有破坏的前提下,阀座半径越小越有利于阀门密封。     

铸石球阀阀座密封面结构的改进

详细地介绍了浮动式软密封球阀在友浆管道使用中,球阀阀座的破坏过程及硬密封球阀在干友管道中的失效形式,提出对软和硬密封球阀阀座的改进,形成了软硬结合式的膨胀式密封.     

单向金属密封球阀

介绍了单向金属密封球阀的结构特点，通过对密封结构的改进使其结构更为简单。并且提高了阀门的密封性能和使用寿命。     

一种新型超低温浮动球阀结构分析设计

基于现有常见超低温浮动球阀结构分析,提出了一种新型超低温浮动球阀结构的设计方案,分析球体偏心距离和楔形阀座的设计难点,并进行了三维运动模拟验证.对超低温阀门中道和阀杆密封进行了探讨,不同介质类型和压力条件可选择相适应的密封形式.这种新型超低温浮动球阀结构,其制造加工更为简单,密封性能良好,可以满足液化天然气等严苛的工况,推动国产化进程.