【摘要】： 本文對(duì)大口徑法蘭密封問(wèn)題進(jìn)行了理論分析、有限元計(jì)算和試驗(yàn)研究,探討了法蘭剛度的計(jì)算方法,研究了法蘭剛度對(duì)密封特性的影響,對(duì)以緊密度為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的密封設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了修正。在法蘭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化及變形假設(shè)的基礎(chǔ)上,將螺栓法蘭系統(tǒng)作為一個(gè)整體,對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的載荷—變形分析,得出力矩平衡方程和系統(tǒng)變形協(xié)調(diào)方程;運(yùn)用有限元方法對(duì)密封系統(tǒng)的受力和變形進(jìn)行了計(jì)算,得出不同工況下密封元件的受力特性,對(duì)法蘭口徑與墊片殘余應(yīng)力分布的關(guān)系進(jìn)行了討論;應(yīng)用彈性分析方法,提出甲型法蘭、乙型法蘭和長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭的剛度計(jì)算方法,探討了公稱壓力、公稱直徑、溫度等參數(shù)對(duì)法蘭剛度的影響,并利用最小二乘估計(jì)方法對(duì)上述影響因素進(jìn)行多元擬合;運(yùn)用ROTT實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)法蘭的密封特性進(jìn)行了研究,并與密封理論進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證;對(duì)緊密性密封設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述,考慮法蘭剛度對(duì)密封影響對(duì)該設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了修正。 研究結(jié)果表明:螺栓載荷和內(nèi)壓聯(lián)合作用下的法蘭產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)和翹曲變形,使得墊片表面的應(yīng)力分布不均。徑向應(yīng)力呈現(xiàn)明顯內(nèi)松外緊的狀況,并且隨著法蘭口徑的增大,不均勻性愈加明顯,環(huán)向應(yīng)力分布相對(duì)均勻。表明現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中法蘭存在剛度不足的問(wèn)題,而螺栓的數(shù)目足夠保證墊片環(huán)向應(yīng)力分布的均勻性。在三種類型的設(shè)備法蘭中,甲型法蘭剛性較差,僅能應(yīng)用于壓力等級(jí)較低的公共場(chǎng)所;乙型法蘭筒體免受法蘭變形產(chǎn)生的附加彎矩且剛度較高,適應(yīng)較大尺寸場(chǎng)合;長(zhǎng)徑對(duì)焊法蘭剛度最大,可承受更高壓力。法蘭剛度與公稱壓力、公稱直徑和溫度等參量的關(guān)系,擬合為C= f_1 (PN, DN) f_2 (T)的形式的函數(shù)。應(yīng)用ROTT實(shí)驗(yàn)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)墊片進(jìn)行密封性能研究,得出墊片新系數(shù)Gb=2.92MPa,a=0.362、Gs=0.143MPa。對(duì)基于緊密性的設(shè)計(jì)方法引入法蘭剛度的概念,考慮法蘭偏轉(zhuǎn)的前提下對(duì)該方法提出修正,修正系數(shù)Φ=(C/[C])~(1.92),設(shè)計(jì)常數(shù)Tc`=ΦTc。利用修正的密封設(shè)計(jì)方法某反應(yīng)器的密封進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對(duì)不同緊密度等級(jí)要求下墊片應(yīng)力和螺栓載荷進(jìn)行了計(jì)算。對(duì)設(shè)備法蘭的選用依據(jù)引入緊密性概念,增加緊密度等級(jí)作為法蘭選用的標(biāo)準(zhǔn)之一。對(duì)墊片特性從設(shè)計(jì)系數(shù)和制造兩方面提出要求。
【圖文】：

第二章 法蘭密封結(jié)構(gòu)變形分析墊片、密封劑及直接接觸密封三類，石化設(shè)備尤其是采用的是法蘭密封結(jié)構(gòu)。法蘭密封通常是指由容器、靜密封的一種結(jié)構(gòu)型式，流程工業(yè)中，，工藝管線、儀連接處，法蘭密封隨處可見(jiàn)。構(gòu)和檢修等需要，壓力容器和管道常采用可拆卸的法蘭)、墊片或墊環(huán)(密封元件)和螺栓—螺母(聯(lián)接件)三部壓緊墊片或墊環(huán)實(shí)現(xiàn)密封，如圖 2-1 所示。法蘭聯(lián)接裝、使用等優(yōu)點(diǎn)，但由于它是非一體化結(jié)構(gòu)，如果對(duì)者安裝不正確，都會(huì)引起法蘭聯(lián)接嚴(yán)重泄漏，導(dǎo)致密

方法將螺栓法蘭系統(tǒng)作為一個(gè)整體，考慮法蘭的旋轉(zhuǎn)所引起的螺栓力、墊片力、墊片變形以及墊片力作用點(diǎn)的變化。法蘭連接結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。預(yù)緊時(shí)，法蘭僅受螺栓力、墊片反力、邊緣力及邊緣力矩的作用，使其達(dá)到初始密封比壓，如圖2-3(a)所示；操作時(shí)，除螺栓力、墊片反力、10
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH136

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 宋兆哲;靜密封過(guò)程中墊片的密封機(jī)理及失效分析[D];昆明理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2663499