發(fā)布時間：2017-04-27 10:09

  本文關鍵詞：煤化工金屬球閥主密封結構密封性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤炭清潔利用是調整我國能源利用相對不平衡的關鍵手段，是緩解我國能源問題的有效途徑。煤氣化在高效、清潔利用煤炭資源方面有著非常重要的作用。鎖渣閥是煤氣化系統(tǒng)的關鍵設備，主要用于收集-排放定期來自氣化爐激冷室底部的渣水混合，其運行工況普遍存在高溫、高壓和固體顆粒等特點，滲透能力強的有毒介質對閥門硬密封性能提出了較高的要求。此外由于閥門調節(jié)頻繁，啟閉扭矩大，密封面遭受嚴重的摩擦磨損，其耐磨性以及使用壽命受到嚴峻考驗。金屬球閥的密封性能，預緊比壓與扭矩的聯系是關乎閥門設計、運行可靠的關鍵因素。目前針對硬密封球閥，一般通過硬化密封面，合理選擇密封副硬度差，或者提高加工精度來提高閥門的密封性能，延長啟閉壽命，缺乏對球閥密結構及密封機理的深入分析。本文將對密封結構進行參數化研究，準確計算密封比壓，建立泄漏量模型，進而獲得密封比壓與泄漏量的關系，實現密封副預緊比壓的精確選擇，指導閥門設計。 本文以水煤漿氣化爐進口端密封固定鎖渣閥為研究對象（包括結構尺寸、壓差和材料特性等），首先基于單峰接觸模型以及閥座受力特性，推導理想光滑閥座、理想粗糙與實際粗糙表面閥座的密封比壓計算公式；其次采用有限元分析手段建立主密封結構的有限元分析模型，獲得閥座密封面上的密封比壓分布規(guī)律，并結合平均流動模型、閥座泄漏模型、粗糙表面等效接觸方程，得到不同表面加工精度及紋理特征下的閥座泄漏量與密封比壓的關系。本論文的主要研究內容和結果如下： 1）提出采用密封性能評價模型來確定影響閥座密封特性的主要設計參數（包括密封寬度、壓力角）。本文通過有限元分析得到了不同設計參數下的沿密封面寬度比壓分布規(guī)律，比較密封副上的平均比壓與必需比壓、許用比壓，判定不同參數下的閥座密封可靠性。 2）綜合平均流動模型、閥座泄漏量模型、等效接觸方程等，計算不同表面粗糙度及紋理特征下的閥座泄漏量。結果表明，壓力流量因子對閥座泄漏量有很大影響，當表面紋理參數小于1時，壓力流量因子小于1，有利于密封，反之不然。 3）將有限元分析所得不同設計參數下的密封比壓與等效接觸方程計算的接觸壓力進行比較，獲得實際比壓與閥座泄漏量等級之間的關系，從而指導閥門設計制造，，優(yōu)化啟閉扭矩，提高閥門使用壽命。 本文研究的創(chuàng)新性在于：1）提出了采用有效密封寬度內的平均比壓作為評價密封性能的指標；2）建立了球閥主密封結構不同設計參數的有限元接觸模型，獲得了密封寬度上的比壓分布規(guī)律；3）建立了考慮表面粗糙度影響的球閥閥座泄漏量模型，并對實際閥座密封比壓下的泄漏量進行預測。
【關鍵詞】：硬密封球閥 有限元分析 密封比壓 泄漏量模型 平均流動模型
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內外研究綜述13-21
• 1.2.1 球閥介紹13-14
• 1.2.2 金屬球閥研究現狀14-16
• 1.2.3 球閥密封研究概述16-21
• 1.3 主要研究內容21-22
• 第二章 球閥結構模型與密封比壓計算22-37
• 2.1 氣化爐工藝流程22-23
• 2.2 鎖渣閥結構和工況參數23
• 2.3 理想光滑閥座密封面密封比壓計算23-28
• 2.3.1 密封力的計算24-25
• 2.3.2 密封必需比壓的計算25-26
• 2.3.3 許用比壓取值26-27
• 2.3.4 理想光滑閥座密封面密封比壓的計算27-28
• 2.4 粗糙閥座密封面密封比壓計算28-36
• 2.4.1 粗糙表面接觸模型29-33
• 2.4.2 密封模型33-34
• 2.4.3 理想粗糙表面的密封比壓34-36
• 2.4.4 實際粗糙表面的密封比壓36
• 2.5 本章小結36-37
• 第三章 主密封接觸的有限元分析37-48
• 3.1 有限元分析方法37-38
• 3.1.1 有限元方法的基本思想37
• 3.1.2 有限元軟件介紹37-38
• 3.2 有限元接觸力學分析方法38-41
• 3.2.1 接觸副定義39
• 3.2.2 有限滑移和小滑移39-40
• 3.2.3 定義接觸屬性40
• 3.2.4 彈塑性控制方程40-41
• 3.3 密封結構有限元模型41-42
• 3.4 有限元結果驗證42-43
• 3.5 操作工況下密封比壓43-47
• 3.5.1 壓力角影響43-45
• 3.5.2 密封寬度影響45-46
• 3.5.3 DMP/DJH變化規(guī)律46-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第四章 主密封泄漏評價與分析48-63
• 4.1 平均流動模型48-52
• 4.2 球面縫隙流動的泄漏量模型52-54
• 4.3 粗糙面承載能力分析54
• 4.4 閥門泄漏算例分析54-61
• 4.4.1 球閥泄漏模型構建54-55
• 4.4.2 閥座泄漏量標準55-56
• 4.4.3 各向同性表面泄漏量分析56-60
• 4.4.4 各向異性表面密封比壓與泄漏量分析60-61
• 4.5 本章小結61-63
• 第五章 硬密封鎖渣閥試驗研究63-66
• 5.1 試驗方法63-64
• 5.2 試驗結果64-65
• 5.3 本章小結65-66
• 第六章 總結與展望66-68
• 6.1 本文研究工作總結66-67
• 6.2 本文工作展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學位期間的研究成果及發(fā)表的學術論文73-74

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：330410