單座調(diào)節(jié)閥設計

1、單座調(diào)節(jié)閥的設計學位論文完成日期 2005年8月摘 要先進的現(xiàn)代化工業(yè)是以生產(chǎn)自動化為標志的。從自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷史和進步來看，技術工具的變革起著極為重要的作用。各種先進的控制手段雖然不斷出現(xiàn)，但基本的控制規(guī)律沒有改變，而技術工具的變化則是日新月異。調(diào)節(jié)閥作為自動化系統(tǒng)中關鍵的技術工具之一也正經(jīng)歷著更新?lián)Q代。本論文在詳細調(diào)查和研究的基礎上，分析了目前調(diào)節(jié)閥行業(yè)的發(fā)展狀況和技術水平，分析了國外先進產(chǎn)品的技術特點和技術優(yōu)勢，列舉了傳統(tǒng)單座調(diào)節(jié)閥的不足之處。結合本企業(yè)的實際情況及國內(nèi)市場的需求，借鑒國內(nèi)外調(diào)節(jié)閥的先進技術，設計了新型的具有特色的單座調(diào)節(jié)閥。本文闡述了吳忠儀表股份有限公司單座調(diào)節(jié)閥的總

2、體方案設計和關鍵技術參數(shù)的確定，樣機試制后，又進行了試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行了分析研究。本設計中解決的關鍵技術和創(chuàng)新點有：閥體S型流線型流道設計，減少壓降損失，閥體流通能力強，流量大；閥芯的上導向式設計，減少調(diào)節(jié)閥泄漏點，優(yōu)化結構，降低成本；更接近理想的閥芯型面設計，流量特性曲線精度更高，提供更大的可調(diào)范圍。相信不久的將來，隨著各方面技術的不斷成熟和發(fā)展，會有更先進的調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)。關鍵詞：單座調(diào)節(jié)閥 閥體流道 閥內(nèi)件結構 流量 可調(diào)范圍ABSTRACTAutomation of manufacture is the symbol of advanced modern industry. In vi

3、ew of the development history and improvement of automatic system, the technical tools have taken an important role in it. Many kinds of control methods have been introduced to control system. Though its basic control rule is invariable, technical tools change with each passing day. As a key technic

4、al tool of automatic system, control valve is regenerating.Based on detailed investigation and study, the article analyzes development and technical level of control valve, and analyzes technical characteristic and advantages of foreign product. Also, the article analyzes shortages of conventional c

5、ontrol valve.Considering our companys reality and demands of domestic market, the article prefers to design a new type of single-seated control valve of its own features by introducing advanced technique from foreign control valve.The article describes total design project and confirmation of key pa

6、rameters of the single seated control valve of Wuzhong Instrument Co., Ltd. And after trail-manufacture, we did some tests. The article analyzes the data gotten from the tests either.Key techniques and innovations: “S” type flow channel is to lower pressure loss, to strengthen flow capability of the

7、 valve body and to increase flow. Up-guide structure of valve plug is to decrease leakage points of the control valve, to optimize structure and to lower cost. Perfect outline design of plug provides higher precision of flow characteristic curve and larger adjustable range.It is believed that more a

8、dvanced control valve will come into being in near future with other technologys growth and development.Key Words: Single-seated control valve, Flow channel of valve body, Structure of valve trim, Flow, Adjustable range目 錄中文摘要 ABSTRACT第一章 緒論1§1.1 問題的提出1 §1.2 新型單座調(diào)節(jié)閥設計的目的及意義1 §1.3 論文應用

9、背景3 §1.4 國內(nèi)外技術發(fā)展水平概況4 §1.5 論文主要內(nèi)容6第二章 單座調(diào)節(jié)閥理論分析 8§2.1 調(diào)節(jié)閥技術及發(fā)展8 §2.1.1 調(diào)節(jié)閥技術背景 8 §2.1.2 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展 9 §2.2 調(diào)節(jié)閥的功能及技術分析9 §2.3 單座調(diào)節(jié)閥的功能及技術分析 10 §2.4 本章小結 12第三章 單座調(diào)節(jié)閥的設計計算13§3.1結構形式與設計13 §3.1.1閥體及其連接型式 13 §3.1.2 上閥蓋型式17 §3.1.3填料型式 19 §3.1.4閥芯型

10、式 20 §3.1.5閥芯導向型式 23 §3.1.6閥座型式 23 §3.1.7閥桿設計 24 §3.2 流量特性及其選擇24 §3.2.1可調(diào)范圍 24 §3.2.2流量特性 27 §3.3流通能力和調(diào)節(jié)閥口徑的計算33 §3.3.1流通能力的計算 33 §3.3.2調(diào)節(jié)閥口徑的計算 34 §3.4 單座調(diào)節(jié)閥工藝性分析36§3.5 本章小結38第四章 單座調(diào)節(jié)閥試驗分析 39§4.1 殼體試驗40 §4.2 上密封試驗41 §4.3 整機密封試驗41

11、 §4.4 流量試驗42 §4.5 本章小結50第五章 結果分析52§5.1 流量特性斜率偏差計算結果分析52 §5.2 流量實驗結果分析53第六章 結論與展望 55§6.1 結論55 §6.2 展望55參考文獻57 在讀期間承擔科研項目及取得成果59 致謝60第一章 緒論第一章 緒 論§1.1 問題的提出先進的現(xiàn)代化工業(yè)是以生產(chǎn)自動化為標志的。從自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷史和進步來看，技術工具的變革起著極為重要的作用。各種先進的控制手段雖然不斷出現(xiàn)，但基本的控制規(guī)律沒有改變，而技術工具的變化則是日新月異。人們已經(jīng)不再滿足于傳統(tǒng)的生

12、產(chǎn)方式，開始用模擬電路、數(shù)字化、微機化等先進技術進行革新。智能儀表的研制和使用更為工業(yè)自動化開創(chuàng)了美好的未來。典型的自動化控制系統(tǒng)主要有三個環(huán)節(jié)檢測、控制、執(zhí)行三大部分。近年，監(jiān)測儀表和控制儀表受到數(shù)字技術和微處理器技術的影響，發(fā)生的變化已是有目共睹，特別是作為主要產(chǎn)品的調(diào)節(jié)閥，也有長足的進步。傳統(tǒng)使用的調(diào)節(jié)閥雖然基本上滿足許多工業(yè)系統(tǒng)的需要，但隨著現(xiàn)代化工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，如何生產(chǎn)出更多更好的先進產(chǎn)品，如何提高產(chǎn)品質(zhì)量標準，如何更有效，更安全地操作，如何更充分地利用資源，節(jié)約能源和保護生態(tài)環(huán)境，都給社會、人們提出新的課題，人們已經(jīng)對調(diào)節(jié)閥提出更嚴格、更高的要求。展望未來，要面臨的問題會更多：原

13、材料供不應求，石油、煤、水資源的消耗和欠缺；社會對提高生產(chǎn)力和改善工作條件的要求；環(huán)境保護及人類生活質(zhì)量提高的呼聲。解決這些問題，就要對舊的過程控制系統(tǒng)進行改造，或者創(chuàng)造出更新的過程控制方法，而新的系統(tǒng)對調(diào)節(jié)閥的要求就更高。§1.2 目的及意義調(diào)節(jié)閥質(zhì)量的提高，功能的擴展，適用范圍的增加，對整個現(xiàn)代化工業(yè)具有非同尋常的意義，而設計出能滿足各方面需求的調(diào)節(jié)閥更是迫在眉睫。由于受結構形式的限制，單座調(diào)節(jié)閥只能在大部分場合應用，但本文的目的是力求使調(diào)節(jié)閥向著以下要求的方向設計：一、質(zhì)量更穩(wěn)定，工作更可靠，操作更安全。在過程控制中，調(diào)節(jié)閥直接和控制流體相接觸，一旦發(fā)生故障，后果不堪設想。在石

14、油工業(yè)中，從油田到煉油廠，各種生產(chǎn)裝置都大規(guī)模地集中檢測和控制，大部分操作條件都是在高溫低壓或高溫高壓中進行，介質(zhì)都是易燃易爆的各種油品，因此，調(diào)節(jié)閥的可靠性和防火防爆性被提到首位。在化工工業(yè)中，過程的多樣性及工藝條件的變化，對溫度、壓力、流量和液位四大熱工變量的控制和執(zhí)行中，都是很多特殊問題要求調(diào)節(jié)閥能夠適用。在電力工業(yè)中，火力發(fā)電廠要對鍋爐進行控制，鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)中保持水位的正常至關重要，避免調(diào)節(jié)閥的誤開、誤關、避免事故的發(fā)生又是何等的重要。1單座調(diào)節(jié)閥的設計為了確保調(diào)節(jié)閥的工作性能和可靠性，必須做到如下的要求：1保證調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量。調(diào)節(jié)閥的選用要經(jīng)過嚴格的計算；類型、口徑、各項性能都要符合要

15、求；調(diào)節(jié)閥各種重要零件的材料要嚴格地挑選；要有足夠的強度和剛度；要按照國家標準通過耐壓試驗，氣密封等試驗；生產(chǎn)廠家的制造技術和測試方法必須符合標準，要由主管部門鑒定認可。嚴禁不具備生產(chǎn)條件的小廠進行生產(chǎn)。2確?？煽康牟僮餍浴＿@里不僅指調(diào)節(jié)閥本身的制造質(zhì)量，而且包括對操作人員的培訓和素質(zhì)的提高。為了便于操作，工藝人員一定要注意銘牌所標的注意事項，根據(jù)我國新啟動的調(diào)節(jié)閥新標準，執(zhí)行機構的銘牌至少要標出制造廠名、產(chǎn)品性好、額定流量系數(shù)、設計位號、產(chǎn)品編號及制造年月日等項；閥體上則要鑄出或沖出表示介質(zhì)流動方向的箭頭或公稱通徑以及公稱壓力。也可以標志在與閥體牢牢固定的銘牌上。重要的閥門都要裝有足夠的附件

16、，如閥門定位器、限位開關等。要有足夠的安裝空間和操作空間，有足夠的照明，由嚴格的操作規(guī)程。3有應急裝置。當高壓氣體設備發(fā)生事故時，為防止直接損害其它設備，必須在連接設備的管路上安裝切斷裝置，必要時安裝快速切斷閥。對快速切斷閥的泄漏量要有嚴格規(guī)定。在容易發(fā)生火災的場合，要從結構上考慮到調(diào)節(jié)閥的耐火性，或者用防火涂料等辦法。二、保護環(huán)境保護自然環(huán)境、生活環(huán)境的重要性和必要性是眾所周知的。調(diào)節(jié)閥對環(huán)境造成不良影響的因素主要是大氣污染和噪音等問題，公眾和社會對此都有強烈的要求。應該有相應的對策。1防止污染?！芭?、冒、滴、漏”是許多化工廠、煉油廠的常見公害，也是不易解決的問題。設備泄漏不僅浪費大量寶貴的

17、物料和能源，而且污染環(huán)境，誘發(fā)中毒，引起火災和爆炸。為了防止大氣污染，閥座的密封部位不能泄漏。要注意密封方法和密封材料的選用，當流體有毒性時，例如氯氣或一氧化碳等介質(zhì)，就要考慮用波紋管密封或更可靠的密封方法。為了防止更可怕的輻射性流體的泄漏，更要遵照核電站的使用要求和規(guī)定，采用特殊的方法。2防止噪音。在使用調(diào)節(jié)閥的環(huán)境保護問題中，噪聲問題十分突出。由于調(diào)節(jié)閥的使用必然造成流體的減壓、速度變化和振動，噪聲的產(chǎn)生是難以避免的，問題是要控制它的噪聲級的大小。在過程裝置中，能產(chǎn)生噪聲的設備有電動機、泵、壓縮機、鍋爐、調(diào)節(jié)閥等，而調(diào)節(jié)閥的噪聲占有很大比例。調(diào)節(jié)閥噪聲的類型有機械噪聲、液體動力噪聲和空氣動

18、力噪聲。三、節(jié)約能源2第一章 緒論在使用調(diào)節(jié)閥的過程中要把節(jié)能問題和調(diào)節(jié)閥的結構、使用、安裝、維修聯(lián)系起來。1采用低阻抗閥門。使流體流過閥門的阻力最小，減少能耗。2提高閥芯、閥座的密封性能。閥芯、閥座密封性能不好，閥門就不能完全關閉，泄漏引起的壓力下降造成動力損失。為了提高密封性，可以采用摻有玻璃纖維的聚四氟乙烯或石墨等材料來代替純四氟乙烯制造閥座，采用高硬度的密封墊片，采用迷宮式密封面等辦法。還要保護密封面不能損傷。3盡量使用電動執(zhí)行機構。采用氣動執(zhí)行機構要始終保持一定的氣壓才能動作，這樣，一年所消耗的能源很多，如果用電動執(zhí)行機構，只需在改變開度時供電，當閥門達到所需的開度就停止供電。雖然電

19、動執(zhí)行機構造價高，防爆性能差，但從節(jié)能的角度看，有明顯的優(yōu)點。四、適用于新能源長期以來，石油是一種主要能源，而近年已經(jīng)出現(xiàn)了許多新能源，這些新能源從加工生產(chǎn)到運輸、儲存、都對調(diào)節(jié)閥提出特殊的要求。1液化天然氣。液化天然氣是一種潔凈的能源。它可以解決燃燒石油后產(chǎn)生污染大氣的公害問題。由于生產(chǎn)液化天然氣裝置的流體溫度低達-162，在這種低溫情況下，對低溫調(diào)節(jié)閥及其所用的材料和結構都有新的要求。關鍵在于解決材料的強度、脆裂性和變形問題，要求動作部分不能凍結。2液化煤漿。將煤粉碎后與溶劑混合，在經(jīng)過一系列處理和脫硫，得到一種優(yōu)質(zhì)燃料液化煤漿。用于這種系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥受煤漿的高速沖刷，會很快磨蝕而損壞，材料

20、的硬度、耐磨性、耐熱性及韌性都很重要，選用合適的材料非常重要。§1.3 論文應用背景今日的中國蓬勃發(fā)展，國家日益富強，各項事業(yè)穩(wěn)步推進。政府在石油天然氣、石化、化工、電力、冶金鋼鐵、輕工制藥、市政等領域投資持續(xù)增長，這不但有效的推動了國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，同時也為中國控制閥行業(yè)帶來了前所未有的機會?？刂崎y是最終控制元件的最廣泛使用的型式。其他的最終控制元件包括計量泵、調(diào)節(jié)擋板和百葉窗式擋板（一種蝶閥的變型）可變斜度的風扇葉片、電流調(diào)節(jié)裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。盡管控制閥得到了廣泛的使用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其他單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統(tǒng)中，控制法經(jīng)受得工作條件如

21、溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當它控制工藝流體的流動時，它必須令人3單座調(diào)節(jié)閥的設計滿意的運行至最少的維修量?？刂崎y在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個壓力降，壓力降是由改變閥門阻力或摩擦力所引起的。這一壓力降低過程通常稱為節(jié)流。對于氣體，它接近于等溫絕熱狀態(tài)，偏差取決于氣體的非理想程度（焦耳-湯姆遜效應）。在液體的情況下，壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗，這兩種情況都把壓力轉(zhuǎn)化為熱能，導致溫度略為升高。常見的控制回路包括三個主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一個變送器。它是一個能夠用來測量被調(diào)工藝參數(shù)的裝置，這類參數(shù)如流量、壓力、液位

22、或溫度。變送器的輸出被送到調(diào)節(jié)儀表調(diào)節(jié)器，它確定并測量給定值與工藝參數(shù)的實際值之間的偏差，并把校正信號送給最終控制元件控制器。閥門改變了流體的流量，使工藝參數(shù)達到了設定值。在氣動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器輸出的氣動信號可以直接驅(qū)動薄膜式執(zhí)行機構或者活塞式執(zhí)行機構，使閥門動作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應當在室外的設備中加以干燥，以防止凍結，并應凈化和過濾。當一個氣動控制閥和電動調(diào)節(jié)器配套使用時，可使用電-氣閥門定位器或電-氣轉(zhuǎn)換器。壓縮空氣的供氣系統(tǒng)可以和用于全氣動的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣考慮。在控制理論的術語中，控制閥既有靜態(tài)特性，又有動態(tài)特性，因而它影響整個控制回路性能。靜

23、態(tài)特性或增益取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的結構以及執(zhí)行機構的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質(zhì)。動態(tài)特性是由執(zhí)行機構或有閥門定位器-執(zhí)行機構組合決定的。對于較慢的生產(chǎn)過程，如溫度控制或液位控制系統(tǒng)，閥的動態(tài)特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統(tǒng)，如液體的流量控制，控制閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統(tǒng)的專家才需要關心控制閥的動態(tài)特性。§1.4 國內(nèi)外技術發(fā)展水平概述全球閥門市場被3個主要經(jīng)濟體瓜分，分別是北美地區(qū)（美國、加拿大）、歐盟地區(qū)（德國、英國、法國、意大利）、亞太地區(qū)（中國、日本）、韓國、印度）。全球閥門市場約為40

24、0億美元，其中各類控制閥約占閥門總產(chǎn)值的40%，而且是閥門行業(yè)中最具競爭力的產(chǎn)品。工業(yè)自動化的發(fā)展帶來了控制閥行業(yè)的巨變，從簡單的自力式穩(wěn)壓器一直發(fā)展到全智能化的控制閥經(jīng)歷了約100年的時間，如今控制閥在自動化系統(tǒng)中的重要性已逐步被大家認識，從簡單的熱交換器溫度控制閥到大型的先進控制系統(tǒng)全4第一章 緒論面運行都離不開控制閥的正確選擇與正常工作。自上世紀80年代以來，世界各國的閥門工業(yè)出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢。在有利的國際貿(mào)易環(huán)境下，各主要閥門產(chǎn)出國同時進入景氣階段：美國、德國、英國、法國、意大利、日本等國，許多國家在個別年份甚至出現(xiàn)高達兩位數(shù)的增長率。同時各主要閥門工業(yè)國不再以產(chǎn)量來競爭，而注重

25、閥門產(chǎn)品的質(zhì)量的技術水平，著眼于產(chǎn)品性能、可靠性和減輕對環(huán)境造成的壓力。目前國內(nèi)外控制閥廠商紛紛來到中國，投入到中國的巨大市場中?；钴S的國際閥門貿(mào)易成為促進各國閥門生產(chǎn)發(fā)展的助推器，幾乎每個閥門生產(chǎn)國家都可以發(fā)現(xiàn)以出口的高速增長帶動國內(nèi)閥門生產(chǎn)增長的例證。同時閥門的國際貿(mào)易，特別是發(fā)達國家不斷增長的閥門貿(mào)易不僅促進了技術交流，而且加快了閥門產(chǎn)品標準的國際化，從而促進了各國閥門技術水平和生產(chǎn)水平的進一步提高。美國自然資源豐富，是世界上經(jīng)濟高度發(fā)達的國家，生產(chǎn)總值位居世界首位。美國是傳統(tǒng)的閥門強國，在二戰(zhàn)后初期制造了全世界近半數(shù)的閥門產(chǎn)品，但以后美國閥門產(chǎn)品在世界上的比重逐年減少。近幾年美國閥門行

26、業(yè)增長甚微，某些增長因素被某些行業(yè)的萎縮相抵消了，雖然如此，美國閥門公司依然占據(jù)了全球閥門市場的40%。TYCO國際公司是美國一家全球五百強企業(yè)，現(xiàn)在擁有25萬名員工，在全球100多個國家經(jīng)營，年生產(chǎn)值為340億美元，其下屬的TYCO流體控制公司是世界最大的閥門、執(zhí)行器生產(chǎn)企業(yè)，它擁有60多個獨立的品牌，能提供最完整的閥門系列產(chǎn)品，提供全套的閥門控制解決方案。FLOWSERVE公司是世界第一的能獨立提供流體控制產(chǎn)品及相關維修和更換服務的公司。DRWSSER公司在控制閥門行業(yè)創(chuàng)下了多項世界第一：最先開發(fā)了控制閥頂部導向和底部導向技術；最先研制了第一臺通用控制閥以及最先發(fā)明了用于控制閥口徑計算和實

27、際過程中能可靠地預測其噪音的方法，大大簡化了閥門口徑的設計概念。EMERSON公司是帶動工業(yè)技術革命方面的全球領袖，所涉及的行業(yè)包括過程控制，電氣和電訊，工業(yè)自動化，傳熱，暖通以及家電和工具，現(xiàn)在是世界上控制閥門、控制儀表、調(diào)壓閥、軟件系統(tǒng)以及過程管理方案最大的供應商。英國歷史悠久，是最早實現(xiàn)工業(yè)化的國家，一度成為世界制造業(yè)基地，工業(yè)占主導地位。航空、電子、化工、電氣等部門在世界上處于領先地位，英國也是歐盟中能源資源最豐富的國家，生產(chǎn)的石油、天然氣位居世界前列。截至2003年英國閥門行業(yè)協(xié)會共有生產(chǎn)企業(yè)62家，整個閥門行業(yè)從業(yè)人員達8000人，2002年閥門產(chǎn)值5億英鎊，出口率約40%，英國的

28、閥門工業(yè)雖然歷史悠久，但近幾年來的發(fā)展遠遠落后于美國、德國和日本。在閥門的國際貿(mào)易中英國閥門在國外市5單座調(diào)節(jié)閥的設計場一直暢銷，當前英國閥門制造廠為提高競爭力，正積極增加閥門制造廠的設備投資。幾乎所有的制造廠在閥門設計和制造方面均采用了自動設計系統(tǒng)和工藝過程自動化控制系統(tǒng)。早在20世紀初就有英國的控制閥隨成套設備來到中國，隨著日后中國大量興建的冶金鋼鐵及石化項目，越來越多的英國控制閥品牌進入到了中國市場。其中英國ABB 公司是設計和生產(chǎn)控制閥門的專業(yè)廠家，目前是歐洲最大的控制閥生產(chǎn)企業(yè)之一。HOPKINGSONS公司經(jīng)過半世紀的不斷進步和發(fā)展，也具有豐富的閥門工程經(jīng)驗。SPIRAX 公司的歷

29、史可追溯到1888年，目前為全球最大的蒸汽系統(tǒng)閥門生產(chǎn)和供應上，其產(chǎn)品范圍廣泛，從鍋爐控制系統(tǒng)、自力式溫度和壓力控制閥、氣動/電動控制閥和控制器、蒸汽疏水閥、凝結水回水泵、流量計、加濕器、換熱器機組、潔凈蒸汽產(chǎn)品、截止閥、止回閥等產(chǎn)品。ROTORK公司已成為世界最大的重型電動執(zhí)行機構生產(chǎn)廠家，占居世界30%的電動執(zhí)行機構市場份額。這些企業(yè)除了給國內(nèi)閥門市場帶來競爭，同時也帶來了先進的閥門生產(chǎn)和制造技術。德國地處歐洲中部，有歐洲的“十字路口”之稱，是著名的工業(yè)大國，工業(yè)產(chǎn)值位居世界前列，經(jīng)濟實力居歐洲首位。德國目前有閥門生產(chǎn)企業(yè)170多家，2002年閥門產(chǎn)值20.6億歐元。SAMSON公司成立于

30、1907年，于1909年首先發(fā)明了在溫度控制器中使用無縫金屬波紋管的專利。目前在全球40多個國家設有32個獨立的分公司和79個銷售機構，由4000名員工服務于世界各地，公司目前是全球最主要的閥門與自動化設備供應商。ARCA公司成立于1917年，于1979年首先發(fā)明了在噴嘴擋板系統(tǒng)的專利，主要產(chǎn)品有各類氣動控制閥、自力式控制閥、控制閥附件。AUMA公司是目前世界上最大的電動執(zhí)行機構生產(chǎn)企業(yè)之一，主要產(chǎn)品：90度回轉(zhuǎn)、多回轉(zhuǎn)、直行程電動執(zhí)行機構。§1.5 論文主要內(nèi)容1、 論文分析了調(diào)節(jié)閥行業(yè)的現(xiàn)狀，針對調(diào)節(jié)閥的技術背景和發(fā)展趨勢進行了討論，并與傳統(tǒng)單座閥比較，分析其密封性能，適用范圍及

31、對實際使用工況的適用能力，提出單座調(diào)節(jié)閥的設計理念。2、 對單座調(diào)節(jié)閥的結構形式進行分析，選擇設計，主要對各個零部件的結構型式進行比較，結合調(diào)節(jié)閥的使用工況，分別進行結構設計，力求增加其適用性，并對關鍵件的關鍵設計點建立數(shù)學模型，進行理論分析。完成單座調(diào)節(jié)閥的設計計算。3、 對單座調(diào)節(jié)閥的實驗項目，及具體試驗方法進行表述，重點針對閥體組件性能的實驗方法殼體試驗、上密封試驗、整機密封試驗和流量試驗。在流量試驗中，通過兩種流量特性的試驗數(shù)據(jù)的分析計算，繪制流量特性曲線。6第一章 緒論4、 對試驗結果進行分析，總結調(diào)節(jié)閥的實際性能與設計的差距，分析原因，并提出改進方法。5、 結合本次設計的結果，對調(diào)

32、節(jié)閥技術的發(fā)展提出幾點看法。7單座調(diào)節(jié)閥的設計第二章 單座調(diào)節(jié)閥理論分析隨著中國改革開放帶來的經(jīng)濟的迅速發(fā)展，石油、化工、冶金等行業(yè)的振興，國內(nèi)的調(diào)節(jié)閥行業(yè)也發(fā)生了前所未有的變化，代表新興技術的材料、加工工藝、控制理論不斷應用到調(diào)節(jié)閥技術中，帶動了調(diào)節(jié)閥技術的革新，調(diào)節(jié)閥的設計也應時刻關注相關技術的創(chuàng)新及應用，逐步完善產(chǎn)品結構及性能，實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的更新?lián)Q代。§2.1 調(diào)節(jié)閥技術及發(fā)展§2.1.1 調(diào)節(jié)閥技術背景中國調(diào)節(jié)閥行業(yè)的起步可以追溯到上個世紀50年代，之前的調(diào)節(jié)閥行業(yè)幾乎是空白。60年代氣動執(zhí)行器行業(yè)組織開展了統(tǒng)一設計和聯(lián)合設計工作，自行設計和生產(chǎn)了直通單座調(diào)節(jié)閥、直通

33、雙座調(diào)節(jié)閥、三通調(diào)節(jié)閥、高壓調(diào)節(jié)閥、蝶閥、長行程執(zhí)行機構和閥門定位器等多種產(chǎn)品，到70年代已經(jīng)初步建立了我國自行設計的氣動執(zhí)行器體系。雖然中國的調(diào)節(jié)閥行業(yè)起步較晚，但發(fā)展非常迅速，到目前為止除一些特殊產(chǎn)品外，比如：電站高壓旁路閥、微流量調(diào)節(jié)閥、DN500以下直通調(diào)節(jié)閥、超高壓、氣液執(zhí)行機構等，已基本能夠生產(chǎn)國內(nèi)石化、化工、電力、冶金鋼鐵、輕工制藥等行業(yè)用的各種調(diào)節(jié)閥門產(chǎn)品。目前，設在上海的執(zhí)行器協(xié)會有會員68家，設在北京的中國閥門協(xié)會有會員167家，除此外國內(nèi)還有將近2000家各類閥門生產(chǎn)企業(yè)，從業(yè)人數(shù)將近20萬人，國內(nèi)閥門市場需求量約為200億人民幣，其中自動調(diào)節(jié)閥市場約為30億人民幣，國內(nèi)

34、閥門行業(yè)年出口約為1.5億美元，進口約為2億美元。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，由于國內(nèi)大型石油天然氣、石化、電力、鋼鐵項目的建設，中國閥門市場每年將有較大增幅，到2007年中國將成為全球第五大閥門進口國，屆時中國閥門市場會達到300億人民幣的規(guī)模，出口與進口分別會達到3億美元和5億美元，調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品用量最大的企業(yè)依次為石化，電力，化工，石油天然氣，冶金鋼鐵，食品制藥等行業(yè)。國內(nèi)大量興建的石化和電力項目為調(diào)節(jié)閥行業(yè)的發(fā)展提供了很好的機會，用30萬噸乙烯裝置舉例：該裝置上會使用25000臺各類閥門產(chǎn)品，其中自動調(diào)節(jié)閥約為3198臺，而一個30萬千瓦電站機組會使用近2700臺各類閥門，其中自動閥約為750臺。為適

35、應國內(nèi)調(diào)節(jié)閥市場不斷增長的要求，國內(nèi)調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)企業(yè)從80年代起開始引進國外技術，例如吳忠儀表長引進日本YAMATAKE調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)技術，鞍山自控股份有限公司分別引進日本KOSO，德國IWK生產(chǎn)技術生產(chǎn)電子式電動執(zhí)行機構和自力式調(diào)節(jié)閥，鞍山電磁閥廠引進德國HERION公司電磁閥生產(chǎn)技術，上海8第二章 單座調(diào)節(jié)閥理論分析自動化儀表七廠引進美國MASONEILAN高溫高壓調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)技術，徐州化工機械廠引進德國ARCA氣動執(zhí)行機構生產(chǎn)技術，天津第二通用機械廠引進美國LIMITORK電動執(zhí)行機構生產(chǎn)技術，上海自動化儀表十一廠引進英國ROTORK電動執(zhí)行機構生產(chǎn)技術，揚州電力設備修造廠引進德國SIMENS電

36、動執(zhí)行機構生產(chǎn)技術，天津自動化儀表七廠引進法國BERNARD電動執(zhí)行機構生產(chǎn)技術等，上述產(chǎn)品與技術的成功引進部分滿足了國內(nèi)日益增長的調(diào)節(jié)閥市場需求。§2.1.2 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品可以追溯到最早的自力式調(diào)節(jié)閥，其最原始的結構是一種帶重錘的球形閥，利用重錘平衡閥芯所受到的流體作用來進行調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)閥后來演變成利用閥后壓力進行調(diào)節(jié)的自力式調(diào)節(jié)閥。在30年代，產(chǎn)品的類型已經(jīng)很多，閥體形狀為球形閥稱為代表性產(chǎn)品，40年代之后，角形閥、蝶閥、隔膜閥和球閥都相繼出現(xiàn)，先后在市場上占據(jù)主導地位，各種產(chǎn)品已經(jīng)比較齊全。60年代后出現(xiàn)的套筒閥很快受到重視并成為球形閥的主流產(chǎn)品。70年代出現(xiàn)的新

37、產(chǎn)品是凸輪撓曲閥，它容量大，流路簡單，不平衡力小，這些優(yōu)點使它成為角行程閥門的佼佼者。在這個時期，各種各樣的閥門已更為完善而且形成系列。與此同時，側(cè)裝增力式調(diào)節(jié)閥研制成功，由于其結構獨特，安裝高度小，能夠增力，因此受到許多工廠和用戶的歡迎。從80年代開始，人們又先后制造了各種精小型調(diào)節(jié)閥，它的主要特點是在氣動執(zhí)行機構中，用多根彈簧代替原來的一根大彈簧，這樣，氣動執(zhí)行機構就以新的面貌出現(xiàn)，它使調(diào)節(jié)閥小型化，高容量化，這種執(zhí)行機構有可能取代老式笨重的執(zhí)行機構。進入90年代，由于智能式閥門的出現(xiàn)，為調(diào)節(jié)閥翻開新的一頁。§2.2 調(diào)節(jié)閥的功能及技術分析調(diào)節(jié)閥屬于執(zhí)行器類部件，它與調(diào)節(jié)器、監(jiān)測

38、儀表等設備共同構成調(diào)節(jié)系統(tǒng)。流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理見圖2.11。檢測儀表獲得實測值，在調(diào)節(jié)器中與給定值比較，當兩者之差達到一定數(shù)值后，調(diào)節(jié)器向調(diào)節(jié)閥發(fā)出調(diào)節(jié)信號，而調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構按此信號，產(chǎn)生相應的操作力使閥桿產(chǎn)生位移，以改變閥門開度，即改變閥芯所處的位置。在工藝系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥屬節(jié)流部件，起一個變阻力元件的作用，其核心是一個可移動的閥芯與不動閥座之間形成的節(jié)流窗口，改變閥芯位置，就可改變調(diào)節(jié)閥的阻力特性，進而改變整個工藝系統(tǒng)的阻力特性，從而達到調(diào)節(jié)流量和壓力的目的。9單座調(diào)節(jié)閥的設計給定值圖2.1 流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理調(diào)節(jié)閥和控制系統(tǒng)是一個整體，使整個控制系統(tǒng)不可分割的一部分，調(diào)節(jié)閥是整個控制系

39、統(tǒng)中非常重要的部件。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)工藝條件變得越來越復雜，對控制系統(tǒng)的要求也越來越高。同時由于被控過程的多樣化，為了滿足生產(chǎn)要求，必須對控制元件的性能提出更高的要求，合理的價格，最少的維護量，使用最少的能源，性能和控制系統(tǒng)相匹配，這樣才不至于影響控制系統(tǒng)的質(zhì)量。近年，監(jiān)測儀表和控制儀表受到數(shù)字技術和微處理器技術的影響，發(fā)生的變化已是有目共睹，特別是作為主要產(chǎn)品的調(diào)節(jié)閥，也有長足的進步。代表新興技術的材料、加工工藝、控制理論不斷應用到調(diào)節(jié)閥技術中，帶動了調(diào)節(jié)閥技術的革新。以前苛刻條件下，要通過復雜的結構和熱處理工藝才能保證調(diào)節(jié)閥的材料對工藝介質(zhì)的適用性，但現(xiàn)在，有許多可選擇的材

40、料，而且現(xiàn)在的熱處理工藝水品的提高，使得調(diào)節(jié)閥的應用更加廣泛。先進的加工設備、加工工藝使以往不能實現(xiàn)的結構變?yōu)楝F(xiàn)實，而且現(xiàn)代化的數(shù)控加工中心可以實現(xiàn)零件的高速批量生產(chǎn)，直接降低了制造成本，使調(diào)節(jié)閥在控制領域的廣泛應用更具可能。§2.3 單座調(diào)節(jié)閥功能及技術分析雙座調(diào)節(jié)閥因為使用兩個閥芯閥座，所以在節(jié)流部分存在兩個泄漏點，給調(diào)節(jié)閥的密封帶來困難。套筒調(diào)節(jié)閥雖然只有一個閥芯，但閥芯與套筒之間也靠兩道密封線來密封，因為制造精度的影響，同時實現(xiàn)閥芯與套筒之間的上下兩道密封非常困難。所以，雙座調(diào)節(jié)閥和套筒調(diào)節(jié)閥的泄漏等級較低。單座調(diào)節(jié)閥只存在閥芯閥座之間的一道密封，因而泄漏等級高。傳統(tǒng)的單座調(diào)

41、節(jié)閥已經(jīng)暴露出許多問題，歸納如下：1受鑄造工藝技術的限制，因鑄造尺寸偏差大，壁厚裕量大，傳統(tǒng)的單座調(diào)節(jié)閥的閥體體積笨重，而且閥體的流道設計流通阻力大，直接影響調(diào)節(jié)閥的流通10第二章 單座調(diào)節(jié)閥理論分析能力。C=50426F（2-1）F流通面積，m2阻力系數(shù)C為調(diào)節(jié)閥的流通能力，C值完全取決于閥門本身的結構，即決定于閥門公稱通徑和阻力系數(shù)。因此，不同結構形式的調(diào)節(jié)閥，由于閥體結構不同，具有的阻力不同，C值也不相同。如果閥體的流道設計不合理，阻力系數(shù)增加，調(diào)節(jié)閥的流通能力C就降低。2單座調(diào)節(jié)閥導向結構復雜，閥桿在導向部件中上下運動實現(xiàn)閥桿上導向，而導向部件通過上閥蓋壓緊，因此在上閥蓋與導向部件之間

42、，導向部件和閥體之間形成兩個泄漏點，無形中增加了密封的難度。而且導向部件體積大，結構復雜，經(jīng)濟性差。3填料采用石棉材料等非環(huán)保材料。石棉-聚四氟乙烯填料和石棉-石墨填料可以用于高溫、高壓和非腐蝕介質(zhì)系統(tǒng)。石棉填料耐用，不易損壞，在同樣的密封作用是摩擦力也比較小，但是由于石棉粉塵及石棉加工、制作過程對人體和環(huán)境危害極大。4因為制造精度不夠和加工方法落后，閥芯型面不能保證設計需要的流量特性變化，致使調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)精度差，調(diào)節(jié)范圍相對較小，一般為30：1。5執(zhí)行機構技術落后，也影響了調(diào)節(jié)閥的性能。傳統(tǒng)的單座調(diào)節(jié)閥配用單彈簧氣動執(zhí)行機構和電動執(zhí)行機構，執(zhí)行機構的輸出特性差，體積笨重，安裝空間受限。以上不足

43、直接影響調(diào)節(jié)閥的性能。新型的單座調(diào)節(jié)閥需要合理的閥體流道設計，改進閥內(nèi)件結構，而且先進的加工設備已經(jīng)能夠保證零件的高精度要求，成熟的電子、數(shù)字技術也已經(jīng)完善了電動執(zhí)行機構的設計需要，新興的智能型電動執(zhí)行機構的輸出力矩、輸出特性可以滿足所有的現(xiàn)場工況。多彈簧氣動執(zhí)行機構的結構尺寸更精小。本次設計的單座調(diào)節(jié)閥的關鍵技術有以下幾點：1閥體S型流線形流道設計，減少壓降損失，閥體流通能力強，流量大。2閥芯的上導向式設計，將導向套嵌入上閥蓋進行導向，減少調(diào)節(jié)閥泄漏點，優(yōu)化結構，降低成本。3更接近理想的閥芯型面設計，流量特性曲線精度更高，提供更大的可調(diào)范圍。4上閥蓋的設計更利于調(diào)節(jié)閥配套性能更高的多彈簧氣動

44、執(zhí)行機構和電動執(zhí)行機構。11單座調(diào)節(jié)閥的設計§2.4 本章小結一 、本章針對調(diào)節(jié)閥的技術現(xiàn)狀，技術發(fā)展背景進行分析，結合國內(nèi)外調(diào)節(jié)閥市場，提出近年來的調(diào)節(jié)閥動態(tài)。二 、分析了調(diào)節(jié)閥的功能及技術現(xiàn)狀，現(xiàn)有的先進的新興材料、新工藝、新控制理論帶來了調(diào)節(jié)閥的革新，以后調(diào)節(jié)閥的發(fā)展也必將依賴于相關技術的進步。三 、分析了單座調(diào)節(jié)閥的功能及技術現(xiàn)狀，提出現(xiàn)有單座閥的技術優(yōu)勢和設計缺陷，針對目前工藝條件對單座調(diào)節(jié)閥的要求，增強調(diào)節(jié)閥的使用性能和適用范圍，提出新的設計理念。12第三章 單座調(diào)節(jié)閥的設計計算第三章 單座調(diào)節(jié)閥的設計計算調(diào)節(jié)閥作為管道系統(tǒng)中的一個重要組成部分，應保證安全可靠的執(zhí)行管道系

45、統(tǒng)對閥門提出的使用要求。因此，調(diào)節(jié)閥的設計必須滿足工作介質(zhì)的壓力、溫度、腐蝕、流體特性以及操作、制造、安裝、維修等方面對調(diào)節(jié)閥提出的全部要求。要求單座調(diào)節(jié)閥能在以下工況下正常工作：1工作壓力最大能耐6.4MPa壓力；2工作溫度在-196+566范圍內(nèi)；3泄漏量小，容易保證密封，泄漏量滿足標準ANSI B16.104要求；4可調(diào)范圍廣，具有線性、等百分比及快開流量特性；5耐腐蝕性介質(zhì)，可在苛刻工況下正常工作。單座調(diào)節(jié)閥的設計要實現(xiàn)其適用范圍廣的要求，需要其口徑、壓力等級、連接型式及流通能力都具有多種可選擇性。所以本設計工作對整機調(diào)節(jié)閥不建立數(shù)學模型，而是在調(diào)節(jié)閥的關鍵零部件的設計中，建立數(shù)學模型

46、，并對其進行分析計算。但在設計計算過程中，不給出實際數(shù)據(jù)，只描述具體計算過程，或給出設計結構圖。§3.1 結構形式與設計§3.1.1 閥體及其連接型式1閥體型式的選擇與設計。調(diào)節(jié)閥通過改變節(jié)流件與閥座之間的節(jié)流面積，改變調(diào)節(jié)閥的阻力特性，進而改變整個工藝系統(tǒng)的阻力特性，從而達到改變調(diào)節(jié)流量和壓力的目的。根據(jù)節(jié)流件動作形式的不同，調(diào)節(jié)閥閥體型式分為直動式閥體和旋轉(zhuǎn)式閥體。直動式調(diào)節(jié)閥有各種各樣的形式，按節(jié)流件結構型式分為單座閥、雙座閥、三通閥等。單座閥閥體是最常見的閥體類型，結構簡單。單座閥被指定用于要求嚴密關閉的場合，能夠滿足大部分的工況要求。通過更換閥內(nèi)件，單座閥體可以很

47、容易被修改，以實現(xiàn)減小流通能力、降低噪聲、減少或消除氣蝕的目的。單座閥閥體型式有直通式、角形、棒形、鑄造和分體式等結構。角形閥幾乎總是單座閥的。他們通常用于鍋爐給水、加熱器疏水工況、以及空間有限且閥門也可以被用作彎管的管道連接處。棒形閥體通常被指定用于化學工業(yè)里的腐蝕性應用場合。他們可由任何金屬棒料和塑料機加工而成。因為當?shù)挚垢g需要稀有金屬合金時，鍛造棒形閥體通常比一個鑄造閥體更便宜。13單座調(diào)節(jié)閥的設計雙座閥閥體結構通常比同口徑的單座閥閥體有更大的流通能力，但其金屬對金屬閥座的關閉能力只能達到級。雙座閥閥體結構典型用于煉油廠里控制高粘度流體，或者擔心有顆粒、污染物、或閥內(nèi)件有流體積污的場合

48、。三通閥體通常用于合流或分流場合。單座調(diào)節(jié)閥采用直通式單座閥體結構，見圖3.1。閥體有各種各樣的材料組合，口徑大至400mm，公稱壓力高達ANSI 2500。閥體結構簡單，滿足大部分的工況要求，融入超大尺寸的連接端，具有流線型通道和維修簡單的特點。閥體S型流線性流道設計，減少壓降損失，閥體流通能力強，流量大。C=50426F（3-1）F流通面積，m2阻力系數(shù)C為調(diào)節(jié)閥的流通能力，C值完全取決于閥門本身的結構，即決定于閥門公稱通徑和阻力系數(shù)。因此，不同結構形式的調(diào)節(jié)閥，由于閥體結構不同，具有的阻力不同，C值也不相同。如果閥體的流道設計不合理，阻力系數(shù)增加，調(diào)節(jié)閥的流通能力C就降低。單座調(diào)節(jié)閥閥體

49、采用S型流線形流道設計，減少壓降損失，閥體流通能力強，流量大。 調(diào)節(jié)閥的阻力損失分兩部分，第一是閥體流道的阻力損失，可用下式表示：v2hv=sv （3-2） 2ghv閥體流道部分阻力損失；sv閥體流道部分的總的阻力系數(shù)；v閥體流道部分的介質(zhì)平均速度。第二部分是節(jié)流部分的局部阻力損失。從以上表達式中可知，希望hv減少，則必然要求阻力系數(shù)下降和介質(zhì)流速降低，尤其是流速，它與阻力損失成平方關系。以往的閥體流道，內(nèi)部流道截面積比公稱通徑的截面積還小，可以想象介質(zhì)進入閥體后平均流速反而增加，在流線上的各點流速時增時減，流向也無規(guī)則地變化，還有部分介質(zhì)在死角里形成渦流。當介質(zhì)接近節(jié)流口-閥芯和閥座之間環(huán)隙

50、時，流道面積又不夠?qū)挸?，這樣不僅使局部阻力系數(shù)s較大，而且流速也高，當然阻力損失就大。新設計的閥體，進口段是漸擴管形式，流道面積按一定比例增加，到了出口段呈漸縮管形式，這樣介質(zhì)14第三章 單座調(diào)節(jié)閥的設計計算把調(diào)節(jié)閥安裝在管道里的三種常用方法是旋入式管螺紋、螺栓緊固帶墊片法蘭和焊接連接端。旋入式管螺紋連接端常用于小型調(diào)節(jié)閥，具有比法蘭連接端更好的經(jīng)濟性。通常指定的螺紋是閥體上的錐管內(nèi)螺紋NPT（美國國家管道螺紋）。它們通過與管道端上配對的外螺紋相結合形成金屬對金屬的密封。這種連接形式通常限制于不大于DN50的閥門，不推薦用于高溫工況。如果必須把閥體從管線拆下，閥門的維護可能很復雜，因為不斷開法

51、蘭結合或聯(lián)結處使閥體旋出管道，就不能把閥門取走。螺栓緊固帶墊片法蘭連接形式是所有鋼和合金鋼閥體的標準連接方式。閥門很容易從管道上拆下，用于較廣泛的工作壓力范圍。法蘭連接端可以用于-273+515的溫度范圍的所有口徑的調(diào)節(jié)閥。最常見的法蘭連接端包括平面、凸面和凹凸面法蘭連接。平面型允許配對法蘭與夾持在法蘭之間的墊片全面地接觸。這種結構常用于低壓、鑄鐵和銅體閥門，可以減少由初始螺栓連接力引起的法蘭應力。凸面法蘭有一個圓形凸面，其內(nèi)部直徑與閥門開口相等，其外徑略小于螺孔中心圓直徑。凸面上加工有同心圓槽，以獲得良好的密封并防止墊片被吹出。這種法蘭配合各種各樣的墊片材料和法蘭材質(zhì)，用于最高達414bar

52、的壓力和最高至515的溫度。凹凸面法蘭是在法蘭凸面上切出一個與閥門開口同心的U形槽，墊15單座調(diào)節(jié)閥的設計片是一個帶橢圓形或八邊形界面的金屬環(huán)。當法蘭螺栓旋緊時，墊片被壓入配對法蘭的U形槽，保證法蘭面密封。墊片通常是軟鐵或蒙乃爾，但幾乎可以使用任何金屬。這是一種在高壓力下的優(yōu)良連接，可用于高達1034bar的壓力，但通常不可用于高溫工況。只有鋼或合金閥體在指定時才提供這種連接形式。焊接連接形式在所有壓力和溫度下都是嚴密防泄漏的，而且初始成本低廉。采用焊連接的閥門從管線上拆卸比較困難，并且明顯的局限于可焊接的材料。焊連接由兩種形式：承插焊和對焊。承插焊常用于DN65以下的閥門，而對焊通常用于DN

53、65及以上的閥門。把閥門焊入管線時必須小心謹慎，防止過熱傳導給閥門內(nèi)部零件。采用復合材料的閥內(nèi)件在焊接前必須取走。采用螺栓緊固帶墊片法蘭的標準連接形式，但在要求嚴密防漏場合，可選焊連接形式。3閥體材料的選擇。閥體材料的選擇一般要高于管道材料，或者根據(jù)以下幾點因素選擇：1）流體的壓力和溫度對材料的影響。2）流體腐蝕性對材料的影響。3）流體的空化現(xiàn)象或泥漿流體對材料的影響。4）成本（材料價格與市場供應、加工性能等）。5）從結構上考慮，材料組配是否有問題。高溫材料的選擇。金屬在高溫下長期承受載荷，會發(fā)生蠕變現(xiàn)象，同時氧化及晶間腐蝕作用都將加劇，所以選用高溫材料時，必須考慮材料的熱強性及高溫耐腐蝕性。

54、另外，在高溫高壓下，鋼受到氫氣的侵蝕，一般會造成脫碳現(xiàn)象，引起脆化。鋼中加入鉻、鎳、鉬等金屬元素后，它與碳元素結合，可提高鋼的抗氫腐蝕性。低溫材料的選擇。選擇閥體的低溫材料時，要充分考慮材料的低溫沖擊值，還要考慮材料在低溫下出現(xiàn)韌性下降的脆性問題。奧氏體不銹鋼的低溫機械性能比較穩(wěn)定，所以采用304不銹鋼或316不銹鋼。耐氣蝕材料的選擇。當調(diào)節(jié)閥的壓差很大時，即所流處壓力降到介質(zhì)入口溫度下的飽和蒸汽壓以下時，將產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，氣蝕現(xiàn)象會對閥體產(chǎn)生破壞作用。耐氣蝕材料的選擇2一般用下面的公式計算后進行選擇：Cf=P1Ps （3-3） P16第三章 單座調(diào)節(jié)閥的設計計算式中：Cf空化系數(shù)P1進口絕對壓

55、力Ps在進口溫度下液體的飽和絕對壓力P常用壓差當Cf>2時，選用碳鋼ZG20或ZG25I。當Cf2時，選用鉻鉬鋼，不銹鋼如SCPH21、SCPH61、ZG1Cr18Ni9Ti耐腐蝕材料的選擇。金屬材料的腐蝕一般分為全面腐蝕、間隙腐蝕、晶間腐蝕、孔腐蝕、應力腐蝕等，但沒有一種材料能耐上述各種腐蝕。實際上，材料的腐蝕性與流體種類、濃度、溫度有關，海域流體是否含有氧化劑和流速等因素有關，這使得材料的選擇更復雜。主要采用的耐腐蝕材料有ZG1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr17Ni12Mo2Ti、20#合金、哈氏合金。4閥體壁厚設計3已知：T調(diào)節(jié)閥最大設計溫度；PN調(diào)節(jié)閥公稱壓力；因閥體做整機水壓實驗時，使用壓力為1.5倍公稱壓力，故計算閥體壁厚時，P=1.5PN；DN閥體中腔最大內(nèi)徑；L溫度為T時，閥體材料的許用拉應力；SB考慮腐蝕裕量后閥體的壁厚；C考慮鑄造偏差、工藝性和介質(zhì)腐蝕等因素而附加的裕量（單位mm）。 SB=2.3LPPDN+C （3-4） §3.1.2 上閥蓋型式與設計上閥蓋是閥體一端承受壓力的部件，同樣承受與閥體相同的溫度和腐蝕性影響，由與閥體相同的材料制成。采用螺栓連接法蘭式上閥蓋，見圖3.2。它