《汽阀设计说明书》word版.docx

主汽阀、调节阀、中联阀设计说明书设计输入条件：（1）阀门及配汽曲线联系单：工程部提供阀门配合直径、阀门喉部直径、阀门行程、阀门蒸汽力及配汽曲线；（3）通流数据联系单：工程部提供通流数据；（4）热力数据：工程部提供热平衡图；（5）设计院传真：通过管道联算确定阀门接口力和力矩，确定阀门支撑位置。（6）设计资料：金属材料技术手册，火力发电技术手册 第二卷汽轮机，汽轮机本体及辅机材料汇总表，压力容器GB150.3-2011，相应工程的技术协议。1、 阀门材料选择（1）查阅相应工程技术协议，业主是否对阀门材料有具体要求。（2）如无要求，根据工程部提供的热平衡图和通流数据确定阀门工作温度，根据设计阀门的母型机和汽轮机本体及辅机材料汇总表，筛选出待选材料，根据金属材料技术手册确定阀门材料。2、流速计算欧拉准则：两个流动的欧拉数相等，则这两个流动一定在压力作用下动力相似。欧拉数的计算公式为：选择阀门喉部截面作为动力相似的特征截面，即保证模型和原型在喉部特征截面上的欧拉数相等。模化设计的特征截面流速计算公式为：其中：Pm模型特征截面压力；Vm模型特征截面流速；vm模型特征截面蒸汽比体积；Pp原型特征截面压力；Vp原型特征截面流速；vp原型特征截面蒸汽比体积。3、喉部直径计算根据以求得的流速，可根据下列公式求得喉部尺寸：其中：Dm特征界面直径，mm；Q流量，kg/s。4、模化系数计算其中： Dp原型喉部直径。采用欧拉准则模化后的阀门与母型流量系数也相同。5、进出口直径计算其中： Dnp原型进出口直径。6、阀壳壁厚计算阀体壁厚采用应力相似模化准则，即设计模型与原型应力相似。设计采用厚壁圆筒理论初设阀壳壁厚。壁厚计算公式（公式应用条件：P0.4）：其中：P：内压力（内压力均按照超压5%设计）；Dn：内壁直径；：许用应力；：许用应力修正系数；C：考虑工艺减薄量后的附加余量。保证设计模型与原型应力相似时，壁厚增加倍率Lt= 为定值。其中令： 根据 ，即可初步确定阀壳壁厚。7、提升力系数计算其中：Km：模型提升力系数；Kp：原型提升力系数。8、壁厚安全系数计算计算e时，考虑了单边2mm的腐蚀余量其中：K：安全系数；e：阀门壁厚；：材料高温极限应力；t：圆筒计算许用应力；：焊缝系数；Pc：设计压力8、垫片尺寸确定垫片的厚度，宽度b，垫片系数m，垫片比压，查压力容器GB150.3-2011。9、阀盖厚度计算使用钢制压力容器GB150.3-2011中的圆盖计算阀盖厚度：其中：t：阀盖厚；S：垫片直径；K：结构特征系数，；W1：螺栓总载荷；h0：螺栓中心线与垫片中心线之间的距离；HP：内压的总作用力，Hp=0.785S2P；Pc：设计压力；：焊缝系数取1.0；t：工作温度下材料许用应力；C：附加余量；10、螺栓受力计算（火力发电设备技术手册 汽轮机卷）在运行工况下螺栓受力由两部分组成：其中：HG：垫片上的残余压力；HP：内压力引起的载荷；Pc：设计压力；m：垫片系数，取6.5；b：垫片的有效密封宽度，设垫片的实际宽度为NSw：垫片外径；SN：垫片内径；当N1.28cm，则b=N/2（cm）；当N1.28cm，则b=11.77N（cm）S：计算用垫片直径：当N1.28cm，则S=12(SW+SN)（cm）；当N1.28cm，则S=SW-2b（cm）在安装时，无内压力，螺栓受力为：其中：Y：垫片比压力，取179MPa。11、螺栓截面积计算运行工况下所需螺栓总面积：安装时所需要的螺栓总面积：其中:t：工作温度下材料的许用应力；20：常温下材料的许用应力。12、螺栓数量和布置计算根据以往设计经验，选取相应的螺栓材料，在待选规格中选取规格。计算单个螺栓的面积：其中：dB：螺栓光杆直径。螺栓数目：其中：S：常温下材料的许用应力。螺栓最大间距为：其中：dB：螺栓光杆直径；f：法兰厚度厚；m：垫片系数。根据钢制压力容器GB150.3-2011中的螺栓布置，由dB选取合适的Lemin，Lmin。13、螺栓强度校核其中：W1：运行工况下螺栓受力；S：单个螺栓面积；N：螺栓数目；t: 工作温度下材料的许用应力。14、主汽吹管法兰设计螺栓强度校核和法兰强度校核同上。15、阀杆强度计算（1）阀杆的初始应力。其中：0：冲击开始时的初始应力，单位MPa；T1：阀杆上实际承受的最大提升力，为安全起见，取T1=Tmax-Kh1。其中：Tmax：油动机最大作用力；K：弹簧刚度；h1：弹簧刚打开时弹簧的压缩量；V1：阀杆开启速度，可取平均值，单位cm/s；hm：阀杆开启行程；t：阀门开启时间；G1：计算截面以后的移动件重量，单位kN；E：阀杆在工作温度下的弹性模量，单位kPa；F：阀杆中部受拉段截面面积，（主阀取平均直径的面积），单位cm/s；Fmin：计算的危险截面面积（最小面积），单位cm2，如A或者B界面；g ：重力加速度，单位cm/s2；L ：阀杆受拉段长度，单位cm；（2）阀杆的冲击载荷：其中：d：由于冲击波在杆中的传播和反射作用，应力波将发生叠加而使应力显著增大，在某一瞬间，将达到最大值，该值可由上式计算，单位MPa；G2：相应于计算截面以前（上）的移动件重量，单位kN。（3）考虑应力集中等因素的阀杆应力。 其中：k：考虑冲击载荷、随机干扰力加速疲劳、应力集中这些因素的影响，使阀杆在无限次循环下也不至于疲劳断裂的强度，单位MPa；Ki：应力集中系数。根据阀杆的尺寸特性，在汽轮机强度计算手册P5查取。（4）材料的疲劳极限。其中：s：材料在工作温度下的屈服极限；E：材料在工作温度下的弹性模量；P：材料在工作温度下的疲劳极限。（5）校核标准：考虑随机干扰力对材料抗疲劳能力的不利影响，需取np (np=2.5) 为安全系数，若满足该条件，则认为阀杆合格：（6）阀杆的稳定性考虑：其中：Fcr：阀杆失稳的临界载荷，简化为最危险的一端固支，一端自由的模型，单位N。计算时将其转化为kN；L：阀杆受压段长度，等于受拉段长度，单位mm；I：阀杆受拉截面的惯性矩。I=D4/64，单位mm4。阀杆所受最大力与阀杆失稳的临界载荷的比值大于1.25时，则认为阀杆是稳定的。