氦气球阀主密封密封结构研究

阐述了随着我国能源需求的持续增长及能源结构改革需要,核能快堆及高温气冷堆等四代核电技术上也有了突破,对阀门的结构和性能提出了更高的要求。球阀具有大流量、低流阻、操作方便等优点,在高温气冷堆等四代核电势必得到广泛应用。介绍了研究高温气冷堆核级氦气球阀结构选型的意义,通过研究分析确定了上装式低内漏率球阀结构的选型开发,同时为了确保其密封性能能够满足要求,对样机进行了一系列的氦检漏试验,证明了该结构选型的良好密封性能。通过本课题的研究,掌握了核级氦气球阀满足低内漏率要求的主密封结构关键技术,解决了氦气等高渗透性介质工况阀门主密封结构密封性能保证的难题,可以为高温气冷堆核级氦气球阀等具有低内漏率要求球阀的结构设计提供借鉴。     

大型氦气工程试验主回路阀门设计及试验研究

大型氦气工程试验回路是为高温气冷堆关键技术设备的工程验证和热工性能试验而建立的一套回路系统。在大型氦气工程试验回路中,主回路开关阀连接着回路中众多的系统,其可靠性对于保证系统的正常稳定运行起着至关重要的作用。同时,氦气介质渗透性极强,阀门又是回路中为数最多的潜在泄漏点,因而良好的密封性能对于降低整个回路的氦泄漏量起到重要的作用。文中介绍了大型氦气工程试验主回路系统的工况要求及其阀门设计选型、流通能力、密封性能及驱动方式的规定与要求。并分析了阀门相关的试验标准规定与实施过程。     

10MW高温气冷实验堆氦气安全阀的密封设计与试验

10MW高温气冷实验堆(HTR-10)一回路安全泄放系统安装两台核一级氦气安全阀，该阀对反应堆一回路进行超压保护，是保证HTR—10安全的重要设备之一。本文介绍了氦气安全阀的密封要求与密封结构特点，并按相关规范要求对其密封性能进行了试验，其验结果表明安全阀的密封性能满足设计要求，达到了核规范的标准。     

小口径波纹管截止阀密封结构的改进

介绍了一种小口径波纹管截止阀的密封结构,分析了其导致泄漏的原因。对阀门原有的密封结构进行了改进,并对改进后的阀门密封性能进行了试验验证。     

关键核电风机的研发

2012年上海鼓风机厂有限公司创新完成国家科技重大专项高温气冷堆核电站用燃料球输送用氦气压缩机,已成为能为核电压水堆、中国快堆、高温气冷堆提供一系列关键核电风机的骨干企业. 高温气冷堆是世界上正在研发的核电第四代技术,具有高安全性.核电堆型的成熟,一般要经历三个阶段,即实验堆、示范堆和商业堆.高温气冷堆目前处在示范堆阶段,其标志性最终成果是在山东荣城形成20万kW机组发电.     

新型截止阀阀瓣导向结构的设计

截止阀阀瓣在启闭过程中因外力作用而发生歪斜,容易使密封副表面擦伤,影响阀门密封性能和使用寿命。新型截止阀阀瓣导向结构能有效地改善阀瓣的对中性,降低外力对阀瓣歪斜量的影响,提高阀门密封可靠性。     

高温气冷堆主氦风机主轴的迷宫密封泄漏特性

高温气冷堆作为先进的第四代核电堆型技术,主氦风机是其中非常关键设备。以高温气冷堆主氦风机主轴的迷宫密封为研究对象,通过CFD数值技术分析迷宫密封在不同出入口压差、轴转速、空腔宽度和齿宽下的泄漏特性,同时建立密封试验平台,通过试验研究轴的转速、出入口压差对泄漏特性的影响。结果表明,随着出入口压差的增大,泄漏量增加明显,近似成正比关系;随着转速的增加,泄漏量有所降低,但变化幅度很小,在转速达到5 000r/min时,泄漏量最小;随着空腔宽度的增加,泄漏量减小;随着齿宽的增大,泄漏量减小。     

核一级截止阀温度场和热应力计算分析

应用有限元软件ANSYS对某核一级截止阀样机进行温度场计算,然后采用顺序耦合方法,将温度场结果作为体载荷施加到结构分析模型中,计算该阀门在设计温度工况下的热应力场,并对结果进行分析评价。结果表明该阀门在高温工况下能满足结构安全要求。     

液氮内喷式主轴迷宫密封结构变形对泄漏特性的影响

迷宫密封是保证旋转机械中定子与转子之间密封性能的关键结构.超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴采用迷宫密封对超低温介质进行密封,密封件承受非常大的温度载荷和应力载荷,会产生结构变形并影响密封性能.为研究超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴内迷宫密封件在超低温环境下的结构变形对密封性能的影响规律,基于流体力学、传热学、弹性力学理论,采用多物理场耦合数值分析方法,对迷宫密封的温度场、变形规律、泄漏特性等进行了深入分析,得到了超低温介质密封结构的温度场分布和变形后的密封间隙并创建了考虑结构变形的泄漏量模型.研究结果表明:密封超低温介质时,在低温载荷的影响下迷宫密封件发生受冷收缩变形导致迷宫密封间隙明显增加,-188.56℃低温下泄漏量增加了2倍,密封结构的密封性能变差.对多种工况下迷宫密封结构变形后的泄漏量进行对比分析,相对误差均在6％以下,证明了所建立的泄漏量模型的有效性.     

阀门密封性能的研究进展

对近年来阀门密封性能的理论研究、数值模拟以及实验研究进行总结,主要侧重密封机制研究。总结的密封性能主要研究内容包括:从阀门密封的接触机制方面分析密封比压、微通道泄漏率以及热固耦合;从长期运行下阀门密封损伤角度分析阀门密封的汽蚀、冲蚀、磨损、腐蚀等损伤。对阀门密封性能研究的发展方向进行展望:完善阀门密封接触理论以及泄漏预测理论;强化高参数工况下阀门密封的热固耦合计算;基于多种方法开展密封损伤因素的耦合研究;推动高性能密封材料的研发。     

阀门低泄漏试验用甲烷与氦气泄漏率的对照与分析

介绍了阀门低泄漏试验相关标准规定的试验介质为甲烷及氦气,在实际试验过程中,存在阀门制造企业预先采用氦气进行试验评估,然后再送检第3方进行甲烷低泄漏型式试验的现象。经设计试验,对相同环境条件下的填料密封结构,分别采用氦气和甲烷进行低泄漏试验,探究了其中的数值关系,为需求对比参数的用户提供了参考数据。     

埋地大口径蝶阀基于刚度、密封性能的最大弯曲载荷研究

基于API 6D对管线阀门因弯曲载荷破坏时应具有足够结构强度、刚度及密封性的高要求,采用有限元法对DN2800埋地大口径蝶阀进行刚度、密封性能分析;建立蝶阀抗弯模型,对DN2800蝶阀及系列产品最大弯曲载荷进行研究。结果表明:(1)长期承受附加载荷的DN2800蝶阀密封失效先于刚度失效,所能承受的最大弯曲载荷为密封有效临界弯曲载荷;(2)DN1000 mm系列大口径蝶阀壁厚t、公称直径d与抗弯刚度K、刚度有效临界弯曲载荷M1、密封有效临界弯曲载荷M2间呈二次函数关系,且可承受最大弯曲载荷为M2。研究方法和结论对埋地大口径蝶阀承受最大弯曲载荷的研究提供了参考依据。     

极限工况下蓄能密封环密封性能分析与实验探究

针对航天器大直径人孔及燃料贮箱在极限温度下的密封问题,基于ANSYS建立大尺寸蓄能密封环三维分析模型,在常温下通过压缩回弹性能、线载荷、密封接触面比压分布研究,得到蓄能密封环最佳压缩比例应在20%左右。在最佳压缩比20%下对低温（-196 ℃）和高温（176 ℃）工况下密封环密封性能进行有限元模拟分析。结果表明,该密封环低温工况下密封性能较常温工况没有明显变化,而高温工况下则有一定降低。在不同压力工况下对密封环进行氦气泄漏检测实验,发现该密封环常温工况下泄漏量小于低温工况和高温工况;在同一温度下密封压力变化时密封泄漏量变化较小。实验结果表明,该大直径密封环对密封面平面度要求较高,应严格控制安装及加工精度。     

二级波纹管截止阀用波纹管结构强度及疲劳可靠性研究

为保障核二级波纹管截止阀的高安全可靠性,波纹管元件需实现阀杆密封处的零泄漏,其结构强度及疲劳寿命可靠性的研究就显得尤为重要。基于材料、结构及边界条件非线性理论,通过ANSYS Workbench有限元软件对核二级波纹管截止阀用U型波纹管在分别承受外压、拉压位移载荷及外压和拉压位移载荷共同作用下波纹管结构强度及疲劳可靠性问题进行分析,分别研究了波纹管的间隙和拉压位移对波纹管结构强度和疲劳寿命的影响。结果表明:较小的层间距应力值相对较小,疲劳寿命更高;拉压位移载荷对疲劳寿命的影响较大,使用过程中要严格控制;通过研究阀用波纹管的强度及疲劳可靠性为截止阀用波纹管的制造和使用提供了参考。     

相关标准对金属密封副止回阀密封试验泄漏率的规定及分析

分析和探讨了金属密封副止回阀密封试验相关标准对其泄漏率的规定，提出了GB／T12233《通用阀门铁制截止阀和升降式止回阀》修订版对金属密封副止回阀密封试验泄漏率的主要修改内容。     

核二级电动截止阀抗震分析

基于有限元分析方法,应用ANSYS计算阀门整机的振动模态以及在承受地震载荷及设计组合载荷共同作用下的应力及变形,然后根据ASME规范对承压边界部件作出应力评定和强度校核。结果表明,核二级电动截止阀在SSE地震载荷及设计组合载荷作用下能保持结构完整性和可运行性。     

核级风阀抗震分析

应用NX-NASTRAN对核级阀进行抗震分析,计算了阀门的固有频率。采用等效静力法计算阀门在承受地震载荷及组合载荷共同作用下的应力及变形,并根据ASME AG1标准作出了应力评定和强度校核。从而验证核级风阀在预定载荷下能满足结构完整性。     

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。     

高温气冷堆主蒸汽隔离阀的研究

介绍了高温气冷堆主蒸汽隔离阀的性能参数、结构特点及技术要求。分析了主蒸汽管道间墙壁温度场及阀门模态变形。给出了阀体锻造和热处理过程,及按核阀规范标准对其各项性能的试验验证。     

阀门密封的研究现状综述

阀门密封性能是衡量阀门质量的最重要指标之一,也是决定阀门寿命的主要因素。分析了当前阀门密封存在的主要问题,针对不同的密封状况,给出常用的一些解决阀门泄漏的方法。分别从材料开发、结构设计和密封性能3个方面归纳了当前阀门密封的研究内容,总结了当前阀门密封研究前沿的现状。对阀门密封的发展趋势进行了预测。