闸阀截止阀球阀扭矩计算

1、闸阀截止阀操作转矩计算法（热工所/罗托克经验公式）此计算方法，比“三化”使用的计算方法要简便得多，计算结果接近实际转矩，已由对 电厂实测结果证实。此计算方法主要由以下几个部分组成：1 、计算介质压力对阀门闸板或阀芯施加的推力乘阀门系数，即：P1=FX PX K式中：卩=阀门的通径面积（cm2） ; P =介质的工作压力（kg/cm2） ; K=阀门系数，视介质种类、 温度及阀门行驶而定。阀门通径面积表通径（mm）面积(cm2)通径（mm）面积(cm2)通径（mm）面积(cm2)通径（mm）面积(cm2)60.2836533.183300706.85810007853.98280.5038050

2、.265350962.11311009503.318100.78510078.5404001256.637120011309.318151.767125122.7184501596.431130013273.228203.141150176.7155001963.495140015393.804254.909175240.5286002827.433150017671.458328.042200314.1597003848.451160020106.1924012.566225397.6088005026.548180025446.9005019.635250490.8749006361.72

3、5200031415.926阀门系数表阀门类别液体气体400 C以下400 C以上540 C以下540 C以上平行板式闸阀0.250.30.350.45刚性楔式闸阀0.350.40.450.550mm以上截止阀1.151.151.151.1550mm以下截止阀1.51.51.51.5喑杆闸阀和水闸阀在闸阀基础上乘以 1.252 、计算填料的摩擦推力和转矩，以及阀杆的活塞效应所产生的推力总和P2。压紧填料压盖，会给明杆闸阀的阀杆增加摩擦力，给旋转杆阀门的阀杆增加转矩。管道压力作用于阀杆（通过填料压盖处）的截面积上，为开启阀门的趋势。当道压力在64kgf/cm2以上时介质对明杆闸阀阀杆的推力是很大

4、的，即所谓活塞效应。故当介质压力为4kgf/cm2时，对于明杆闸阀应予考虑。而对截止阀，其阀杆面积已包括在阀芯面积中，所以活塞效应 可忽略。 对于暗杆阀，以上3项均应计算。填料的摩擦推力和转矩以及阀杆的活塞效应表明杆升降式 填料的摩擦推力阀杆直径25mm以 下25 50mm50mm以上推力500Kgf680Kgf1100Kgf明杆升降式 阀杆的活塞效应管道压力在 64kgf/cm2以上时，介质对阀杆的推力=管道压力X阀杆通过填料处截面积旋转杆式填料的摩擦转矩摩擦转矩=摩擦推力X阀杆通过填料处半径3 、计算阀门阀杆的总推力（Kgf），即P=P1+P2再将此推力乘以下表中的阀杆系数,获得阀门操作转

5、矩 Kgf.M梯形螺纹的阀杆系数（kgf.m/kgf） 表 （阀杆尺寸=直径X螺距，单位:mm）阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数10X 30.0011128 X 50.0026648 X 80.0044990 X 120.0080412X 30.0012530 X 60.0029450 X 80.0046495 X 120.0084014X 30.0014032 X 60.0030852 X 80.00478100 X 120.0087616X 30.0015434 X 60.0032355 X 80.00500110 X 120.0094816X 40.001

6、6736 X 60.0033760 X 80.00536120 X 120.0107218X 40.0018138 X 60.0035165 X 80.00598注：对于內螺纹阀杆系 数要乘以1.5 ;对于水 闸阀阀杆系数要乘以 1.25 ;并确保估算推力 最小为阀门重量三倍。20X 40.0019540 X 60.0036670 X 100.0063422 X 50.0022342 X 60.0038075 X 100.0067024 X 50.0023844 X 80.0042080 X 100.0070626 X 50.0025246 X 80.0043585 X 120.00768采用

7、此方法计算，应知道以下参数，即：阀门前后的压差 (最小用2.5kgf/cm2,如果管 道压力高，则采用管道压力)，阀门形式、介质的种类、阀杆直径与螺距。现以下列示例来说明计算的方法与步骤。有一明杆楔式闸阀，公称直径为100mm管道压力为40kgf/cm2 ,阀杆为Tr28*5mm ,介质为520 C蒸汽，求阀门的操作转矩。1. 由表1查得阀门通道面积：78.540cm2 ;2. 取压差，阀门工作恶劣情况是在管道压力下开启，故，压差：40kgf/cm2 ;3. 由表2查得阀门系数：0.45 ;4. 净推力为：P仁FX PX K=(1) X (2)( X 3)=78.540 X 40 X 0.45

8、=1413.72 kgf ;5. 由表3查得摩擦推力 P2 : 680kgf ;6. 如管道压力为64 kgf/cm2以上，应加入介质对阀杆的推力，即活塞效应，因此例管道压力为40 kgf/cm2 ，故不加。7. 总推力P=P1+P2=(4)+(5)=1413.72+680=2093.72kgf;8. 由表4查得阀杆系数：0.00266 ;9. 阀门操作转矩=2 P* 阀杆系数;10. 换算成 N.m，因 1kgf.m=10N.m，所以 ，圆整后为 60N.m。附闸阀密封面上总作用力及计算比压公式密封面上总作用力=密封面处介质作用力+密封面上密封力密封面处介质作用力= 0.785 X (密封面

9、内径+密封面宽度 )2X公称压力PN值的1/10 密封面上密封力=3.14 X (密封面内径+密封面宽度)X密封面宽度X密封面必须比压密封面必须比压(查表实用阀门设计手册笫三版表3-21 )密封面计算比压=密封面上总作用力/3.14X (密封面内径+密封面宽度)X密封面宽度V密封面许用比压(查表实用阀门设计手册笫三版表3-22)浮动球阀总转矩计算浮动球阀中，所有载荷由介质出口的阀座密封圈承受，总转矩由下式计算MF = MQz + Mt + MMj式中：MQz：球体在阀座中的摩擦力矩2dmw - DMNP_R_f 1 cs(N. mm32COS砕式中：f :球体与阀座的摩擦系数对聚四氟乙烯：f=

10、0.05对增强聚四氟乙烯：f=0.080.15对尼龙：f=0.10.15其它符号：同前Mt：填料与阀杆的摩擦力矩 对聚四氟乙烯成型填料：M ft =0.6二LfLz_h_dF_P(N- mm式中：f :阀杆与填料的摩擦系数。f =0.05h:单圈填料与阀杆的接触高度(mm设计给定Z ：填料圈数设计给定dF：阀杆直径(mn)设计给定p：计算压力(MPa设计给定o ：密封面法向与流道中心线的夹角 对橡胶O型图：1MT=?jrdF2LZ(0.33 +0.92fO|JdOp)(N- mm式中：乙O型圈个数，设计给定fo：橡胶对阀杆的摩擦系数。f o =0.30.4do： O型圈的横截面直径(mr)设计

11、给定Mj：阀杆台肩与止推垫间的摩擦力矩Mmjf(DT dF)lP64式中:f :摩擦系数按材料同前面规定选取DT:台肩外径或止推垫外径.选二者中小者(mr)设计给定固定球阀总转矩计算在固定球阀中，球体受到的作用力完全传递到支撑轴承上，对进口密封的固定球阀，其总转矩计算：M F M QZ M FT M ZC M MJ式中：MQz:球体在阀座中的摩擦力矩M QZ - M QZ1 M QZ2式中：MhZ1：由阀座对球体的予紧力产生的摩擦力矩MQZ-(DM-DM/)(1c0S ：)qR式中：qM :最小予紧比压(MPa)(N mr)取：qM =0.1P但不应小于2 MPa其它符号的选取见前面规定M）Z

12、2 :由介质工作压力产生的摩擦力矩M QZ2二|_PLf_R(DjH2 -0.5Dmn2 -0.5Dmw2)(1 cos )8cos(N m)Mt :Me :填料与阀杆的摩擦力矩 见浮动球阀计算轴承中的摩擦力矩(N m)ZC = fzLdqjZJ(N m)式中：fz：轴承的摩擦系数 对塑料制的滑动轴承 对滚动轴承 dQJ :球体轴颈直径（fz按f选取fz =0.002mm设计给定，对滚动轴承，dQ尸轴承中径Qj :介质作用球体轴颈上的总作用力LDjh28P (N)Mj :阀杆台肩膀与止推垫间的摩擦力矩结构，对整体 Mj =0）（此项仅用上阀杆与球体分开时的Mmjf（DT dF）P64球阀密圭寸

13、的设计比压计算对浮动球阀：(N mr)(dmw dmn)p4( DMW _ Dmn )式中：DMw：阀座密封面外径（mr）设计给定 DMn :阀座密封面内径（mr）设计给定 p :介质工作压力（MPa对进口密封的固定球阀2 2 2p(djh-0.6dmn-0.4dmw)8Rh cos ：式中：DhRh进口密封座导向外径（mr）设计给定球体半径 （mn）设计给定密封面接触的宽度在水平方向的投影式中丨2，I仁球体中心至密封面的距离（mr）(mm另一种转矩计算方法固定球阀 (阀前阀座密封 ) 的扭矩计算总扭矩 M M=M+M+M+M (N - mr)式中M球体与阀座密圭寸圈间的摩擦扭矩( Nmr)；

14、M阀杆与填料间的摩擦扭矩( Nmr)；MU阀杆台肩与止推垫的摩擦扭矩(Nm)；M轴承的摩擦扭矩(Nmr)；(1) Mm的计算M=QR(1+cos 0)卩 t/2cos $ ;Q固定球阀的密封力(N) , Q=(CWQj)+2Qi-Q;CM流体静压力在阀座密封面上引起的作用力(N) ,QMj=n p(dj-Di2)/4;di浮动支座外径(mm);Di浮动支座内径，近似等于阀座密封圈内径(mm);P流体压力(MPa；QJ 流体静压力在阀座密封面余隙中的作用力(N ,Qj=n Pj (D 22-Di2)/4;Pj余隙中的平均压力，当余隙中压力呈线性分布时，可近似地取Pj=P/2 ( N); D2阀座

15、密封圈外径(mm);22Q 预紧密封力(N) ,Qi=n qmin (D 2 -Di )/4 ;qmin预紧所必需的最小比压，qmin=0.1P (MPa),并应保证qmin2MPa弹性兀件应根据 Qi 值的大小进行设计；Q阀座滑动的摩擦力(N);Q= n di ( 0.33+0.92 卩 odoP)do阀座O型圈的横截面直径(mr);卩o橡胶对金属的摩擦系数，卩0=0.30.4 ;有润滑时，卩o=O.i5 ;R球体半径(mm); $密封面对中心斜角();卩t球体与密封圈之间的摩擦系数，F-4 :卩t=0.05 ;填充F-4 :卩t=0.050.08 ;尼龙：卩t =0.i5 ;填充尼龙：口

16、t=0.320.37 ;(2) Mt的计算Mt=Mti + Mt2Mi V型填料及圆形片状填料的摩擦转矩2Mi = 0.6 n t Zhd t P (N.mm)Z 填料个数； h 单个填料高度； dT阀杆直径(m); Mb O型圈的摩擦转矩2M2= 0.5 n dT (0.33+0.92 卩 odo P ) (N.mm)；d o阀杆O型圈的横截面直径(m)；(3) M u的计算MU= 冗卩 t (DT+ dT) 3P /64 (N.mm)DT止推垫外径(mr)(4) M c的计算2S= n cdTdi P 18 (N.mm)卩c轴承与阀杆之间的摩擦系数，复合轴承：卩t=0.050.1 ;浮动球

17、阀的扭矩计算总扭矩 M( Nmm为：M=M+M+M式中M m球体与阀座密圭寸圈间的摩擦扭矩( Nmm;M t阀杆与填料间的摩擦扭矩( Nmm；M u阀杆台肩与止推垫的摩擦扭矩(Nmr)(1 ) Mm的计算M=QR( 1+cos 0)卩 t/2cos $ ;Q浮动球阀的密封力(N);Q= Qmj+QQj流体静压力在阀座密封面上引起的作用力(N)2Q=n (Di+D2) P/16Di阀座密圭寸面内径(mm);D2阀座密圭寸面外径(mm);P流体压力(MPa);Q预紧密封力(N);Q=2 合 1 EFMj/(D 1+D2)(tg $ -2 t)( N);密封面对中心斜角();S 1阀座预压紧的压缩量(mr)i；E 阀座材料的弹性模量 (MPa), F-4 : E=470800 MPa尼龙： Fmj阀座的横截面积(mm ;卩t球体与密封圈之间的摩擦系数，F-4 :卩t=0.05 ;填充F-4 :尼龙：卩t=0.15 ;填充尼龙：卩t=0.320.37 ;R球体半径(mm); $密封面对中心斜角();(2) Mt的计算M t=Mi + Mt2M V型填料及圆形片状填料的摩擦转矩2M t1 = 0.6 冗卩 t ZhdT P/2 (N.mm)Z填料个数；h单个填料高度；df阀杆直径(mm ;Mt2 O型圈的摩擦转矩2M t2 = 0.6 n dT (0.33+0.92 卩