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特大口径全焊接球阀的密封性分析及结构改进

计算机仿真 2022年第8期39卷 441-445,455页

作者：陆怡查涵清姚润盐常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164

长输管线球阀在使用时可能承受管道沉降、移动、热应力等复杂载荷作用。为确保球阀安全运行,以某公司研发的城市供暖用特大口径全焊接管线球阀为例,基于有限元数值模拟方法,计算在操作工况下阀座密封圈与球体的接触压力,发现全开球阀阀... 详细信息

长输管线球阀在使用时可能承受管道沉降、移动、热应力等复杂载荷作用。为确保球阀安全运行,以某公司研发的城市供暖用特大口径全焊接管线球阀为例,基于有限元数值模拟方法,计算在操作工况下阀座密封圈与球体的接触压力,发现全开球阀阀座密封面的密封比压偏小,难以保证球阀的操作密封性能。研究了密封圈采用不同的密封宽度和压力角对密封性能的影响规律,结果表明,接触应力随着密封面宽度和压力角的减小而增大,当密封面宽度为15mm,密封压力角为43.25°时接触应力达到最大,满足密封要求。根据研究结果提出改进密封结构,改进后的密封圈采用双斜面与球体接触结构,球阀在开启状态下最大密封比压达到14.54MPa,最小值也大于密封必须比压,密封性能可靠。

关键词：全焊接球阀密封比压数值模拟密封面宽度密封压力角

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天然气全焊接球阀开闭过程流场分析

石油化工设备 2022年第2期51卷 34-39页

作者：康鹏程刘长林蔡文博西南油气田集输工程技术研究所四川成都610041 西南油气田输气管理处四川成都610041 西南石油大学四川成都610500

全焊接球阀具备启闭速度快、密封性好及可靠性高等优势,在石化、天然气、冶金、电力和造纸等行业输送管道中应用广泛。全焊接球阀开闭过程中高速介质会对壁面产生一定程度的冲蚀腐蚀,阀体一旦泄漏或者关闭不严,会造成很大的损失。球阀... 详细信息

全焊接球阀具备启闭速度快、密封性好及可靠性高等优势,在石化、天然气、冶金、电力和造纸等行业输送管道中应用广泛。全焊接球阀开闭过程中高速介质会对壁面产生一定程度的冲蚀腐蚀,阀体一旦泄漏或者关闭不严,会造成很大的损失。球阀的流场分布与阀门的安全使用寿命密切相关,分析阀体内的流场分布对球阀流道设计和密封设计具有重要意义。采用计算流体力学方法,建立了1400 mm全焊接球阀阀芯不同旋转角度状态下的三维流体域模型,计算得到了开闭过程不同开度转角下球阀内部流场的压力云图、速度云图及流线分布云图,分析了不同出口边界压力下球阀内部流场分布变化规律。研究结果可以为全焊接球阀的流道设计和密封设计提供参考。

关键词：全焊接球阀流场开闭过程天然气转动角度分析

基于响应面法的全焊接球阀密封结构参数多目标优化

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机电工程 2023年第11期40卷 1718-1726页

作者：高俊峰李伟杨玲玲张建斌冯玉林明友合肥通用机械研究院有限公司安徽合肥230031

针对全焊接球阀密封性欠佳的问题,以NPS16 Class600型球阀为例,对其密封结构的密封性能进行了理论推导、仿真分析和试验验证,并基于响应面法对密封结构参数进行了多目标优化设计。首先,利用试验设计法(DOE)及响应面法(RSM)建立了密封结... 详细信息

针对全焊接球阀密封性欠佳的问题,以NPS16 Class600型球阀为例,对其密封结构的密封性能进行了理论推导、仿真分析和试验验证,并基于响应面法对密封结构参数进行了多目标优化设计。首先,利用试验设计法(DOE)及响应面法(RSM)建立了密封结构的优化模型,对密封结构进行了静力学分析;然后,搭建了试验平台,进行了密封结构的开口度测试,并根据测试结果对仿真分析结果进行了验证;利用ANSYS软件对浮动球球阀密封结构进行了静力学分析,并研究了球体的直径(d_(1))、阀座的厚度(D_(7))、中径(D_(10))、倒角(D_(A))对其密封性能的影响;最后,根据响应面优化(RSO)模块对密封结构参数进行了多目标优化设计,进一步验证了其优化效果及密封性能。研究结果表明:D_(10)对最小间隙值(C_(min))的影响显著性最高,d_(1)对最大等效应力(S_(1max))的影响显著性最高;在密封结构两参数耦合作用下,DA与D7对最小间隙值(C_(min))的影响显著,D_(A)与d_(1)对最大等效应力(S_(1max))的影响显著;优化设计后的密封结构最大变形量降低了57.2%,密封面的接触平均压力提高了7.8%,实现了对浮动球球阀密封结构进行高精密设计的目的。

关键词：液压控制阀响应面法试验设计法全焊接球阀密封性能最小间隙值最大等效应力

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全焊接球阀内部流场分析

节能 2023年第6期42卷 51-53页

作者：王志永洪志同沈洪波陈春影沈阳市泰科流体控制有限公司辽宁沈阳110169 沈阳六和机械有限公司辽宁沈阳110122

全焊接球阀主要被应用在液化天然气(LNG)长输管线系统和城镇的供暖系统中,阀门具有可靠性较强、不用经常性维护、开关速度快、不会出现外漏、使用寿命较长、节省空间等特点。如果阀门意外泄露会造成严重后果,阀门前期设计时利用仿真软... 详细信息

全焊接球阀主要被应用在液化天然气(LNG)长输管线系统和城镇的供暖系统中,阀门具有可靠性较强、不用经常性维护、开关速度快、不会出现外漏、使用寿命较长、节省空间等特点。如果阀门意外泄露会造成严重后果,阀门前期设计时利用仿真软件对阀门进行仿真分析,了解阀门的流场特性,能够很大限度避免意外的发生,有效节约时间成本和经济成本。运用simulation对全焊接球阀进行仿真分析,分析阀门在不同开启角度下流体介质的流场情况。为后期球阀的研发设计提供参考。

关键词：全焊接球阀开启角度 Simulation 流场

全焊接球阀主焊缝超声相控阵成像检测技术工艺研究

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中国设备工程 2022年第20期 9-11页

作者：王乐超刘贵超李文艳渤海卡麦龙流体控制设备(天津)有限公司天津300280

超声相控阵检测技术(PAUT)是一种先进的无损检测技术,其检测系统是通过电子技术来实现声束的扫查方向和聚焦深度的控制,具有多通道超声波发射、接收、放大、数据自动采集、记录、显示和分析功能,能够实现检测全过程信号采集与记录,克服... 详细信息

超声相控阵检测技术(PAUT)是一种先进的无损检测技术,其检测系统是通过电子技术来实现声束的扫查方向和聚焦深度的控制,具有多通道超声波发射、接收、放大、数据自动采集、记录、显示和分析功能,能够实现检测全过程信号采集与记录,克服了常规多探头自动超声检测系统调整难度大等缺点。本文论述了全焊接球阀主焊缝超声相控阵成像检测技术工艺方法。结合全焊接球阀产品复杂的结构特点,通过对仪器、探头及其组合性能确认,灵敏度及仪器设置、扫查面设定等工艺内容的确定,对超声相控阵成像检测技术的全焊接球阀主焊缝缺陷检测方面进行工艺验证。

关键词：全焊接球阀超声相控阵相控阵聚焦焊接缺陷

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全焊接球阀支撑板强度与变形分析及结构优化

阀门 2022年第5期 341-343页

作者：尚玉来金克雨金瑞建金卡迪李平张海兰陈安定浙江伯特利科技股份有限公司浙江温州325105

研究了焊接收缩变形误差对固定球体的支撑板强度与变形的影响,给出了支撑板设计的优化方案,改善了产品的可靠性和安全性,为支撑板的设计提供了参考。

关键词：全焊接球阀收缩变形支撑板结构优化变形槽

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全焊接球阀压盖焊缝相控阵检测技术研究

阀门 2023年第4期 507-511页

作者：王佳文付洪营许世法孙晓霞成都乘风阀门有限责任公司四川成都611330 国家管网东部储运公司新乡输油处河南新乡453003 成都成高阀门有限公司四川成都611330

针对相贯型压盖焊缝不规则结构以及检测空间受限,无法采用RT射线检测方式以及采用UT、MT、PT和TOFD存在检测盲区的技术问题,提出了基于超声相控阵技术的检测工艺。通过数值仿真确定了可行性的检测工艺方案。制造了压盖焊缝模拟标准试块... 详细信息

针对相贯型压盖焊缝不规则结构以及检测空间受限,无法采用RT射线检测方式以及采用UT、MT、PT和TOFD存在检测盲区的技术问题,提出了基于超声相控阵技术的检测工艺。通过数值仿真确定了可行性的检测工艺方案。制造了压盖焊缝模拟标准试块,通过在试块进行的标定试验获得了满足检测技术要求的检测参数匹配。所提出的检测工艺实现了对压盖焊缝全体积无盲区检测,能应用于与压盖焊缝同类型的压力容器D类焊接接头的检测,为相贯型焊缝的检测提供了一种可视化、无盲区和检测效率高的超声检测工艺方法。

关键词：全焊接球阀超声相控阵模拟试块

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全焊接球阀的焊接工艺编制

机械工程师 2023年第5期 28-30页

作者：吉宁王琛元辽宁科技学院辽宁本溪117004 中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110110

基于通用有限元分析软件ABAQUS,对某公司X80钢全焊接球阀的连接法兰焊接工艺进行了热模拟,并以此提出焊接工艺优化方案,解决并优化该公司在全焊接球阀连接法兰焊缝的焊接工艺问题。

关键词：全焊接球阀焊接工艺 ABAQUS

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大口径全焊接球阀双向密封性能研究

西华大学学报（自然科学版） 2022年第6期41卷 61-67页

作者：李茜璐李理成琳琳余成韩传军西南油气田分公司集输工程技术研究所四川成都610041 成都工业学院智能制造学院四川成都611700 西南石油大学机电工程学院四川成都610500

运输有毒或可燃性气体的管道泄漏易导致起火、爆炸等灾难性后果。大口径球阀常用于矿山通风或天然气集输管道,球阀的密封性能是设备安全稳定运行的关键指标。文章在高压密封和低压密封工况下对40英寸全焊接球阀的密封结构组件正、反向... 详细信息

运输有毒或可燃性气体的管道泄漏易导致起火、爆炸等灾难性后果。大口径球阀常用于矿山通风或天然气集输管道,球阀的密封性能是设备安全稳定运行的关键指标。文章在高压密封和低压密封工况下对40英寸全焊接球阀的密封结构组件正、反向密封时的密封性能展开研究。结果表明:正、反向密封时,高应力区出现在阀座支撑圈上,最大等效应力小于屈服强度;阀座密封圈的高应力和最大变形均出现在与阀座支撑圈接触的2个尖角位置。高压密封时,阀座与球体接触区域的接触压力均大于介质压力,满足密封要求。相比于高压密封工况,低压密封时阀座与球体的接触区域明显减小,需确保介质工作压力大于设计压力,防止过低的介质压力降低其密封性能。该研究可为大口径球阀密封压力范围的确定提供参考,为大口径球阀双向密封性能分析提供研究方法。

关键词：全焊接球阀密封性能应力应变双向密封