氧气切断球阀有限元分析.pdf

第 5期 (总第 162期) 煤 化 工 No．5(TotM No．162) 2012年 1O月 CoalChemicalIndus Oct．2012 氧气切断球阀有限元分析 卓育成，梁连金，孙 俊 (上海开维喜阀门集团，上海 201416) 摘 要 以实例介绍了在氧气切断球阀设计中，采用有限元方法对承压件 阀体 、球体、阀座 、支撑板、阀杆 的强度进行的分析，对阀座和球体变形进行计算，解决了承压件的强度和阀门密封的问题。 关键词 氧气切断球阀，有限元分析 ，强度，变形 ，密封 文章编号：1005—9598(2012)一05—0088—03 中图分类号：TQ055．8+1 文献标识码 ：B 在传统阀门设计 中，由于计算方法的限制 ，只能 1．1 阀体强度有限元分析 根据材料力学中提供的一些经验公式进行估算 ，这种 阀体的壁厚通常采用标准 ASMEB16．34简化公 方法不能全面反映阀门的应力状态 ，也不能给设计人 式[1]计算或查表。但是，氧气切断球 阀主阀体通道与 员指出阀门的薄弱环节和改进方向。随着计算机技术 阀杆相交处属于典型的结构总体不连续 ，容易引起局 的发展和力学理论的发展，在 阀门整个设计周期中， 部应力集中。同时主阀体与副体采用多个螺栓连接， 采用有限元分析进行数值仿真已经走向成熟。 螺栓孔边缘也容易引起局部应力集中。因此 ，需用有 氧气切断球阀广泛运用于各种煤气化装置以及 限元方法对阀体的强度进行验证。 化工 、石化 、钢铁 、冶金 、空分等行业。由于介质是氧 1．1_1 许用应力s的确定 气，任何的外泄漏和内泄漏都可能造成剧烈燃烧、爆 许用应力 ．s取ro~／n。与roJn：两者中的较小值 ，n。 炸等严重后果。因此，对氧气切断球阀的设计重点是 与n。分别是Orb和 的安全系数。 解决承压件的强度和阀门密封的问题。 取~b=552MPa，n1=2．6，则 S,=ro~／n1=212MPa； 本文以NPS14Class600为例 ，对氧气切断球阀 取 s=241MPa，n 1．65，则S,=rOJn2=146MPa； 承压件的强度和阀座与球体变形进行有限元分析。 取两者 中较小 的值 ： 146MPa；1．5S~219MPa； 3Sm=438MPa。 1 氧气切断球阀承压件强度分析 1．1．2 几何模型及网格划分 取主阀体和侧阀体作为计算对象，二者通过螺栓 有限元分析材料参数见表 1。 连接。在模型中通过无质量刚体及多点约束一起模拟 螺栓固定主阀体与侧阀体。由于计算中涉及装配体的 表 1 有限元分析材料参数 接触分析 ，为了便于计算 ，有限元计算模型采用主阀 零件 材料名称 M极限 刷 艮极限 体和侧阀体的 1／4结构模型。主阀体和侧阀体网格划 Pa oJmPa ：~E／GPa 分 ，单元类型为Solid45，单元数为43778个，节点数 阀体 Inconel600 552 241 205 0．34 为 11435个 。 球体 Incone1625 827 414 205 0．31 1．1．3 计算结果 阀座 Incone1625 827 414