新型高温高压阀门自密封结构设计

1、GM运行与应用新技术新产品 Nev/ Technology & New Material浙江右化阀门仃限公诃浙江325024） 昊尖斌陈凌云分析了现有鬲温岛压fI密M结构的优缺点，述了 种新型I密时給构的设计方法及数据 计算.岛温岛用蟆形垫女层密封圈GM运行与应用新技术新产品 Nev/ Technology & New MaterialGM运行与应用新技术新产品 Nev/ Technology & New Material一、概述随着国民经济的快速发展电站彳亍业也得以飞速发 展，电站行业所需的阀门的墓求也进一步提高。表现在 阀门使用的泪度、压力要求更爲.阀门口径冇増大的

2、趋 势.对于高温高压大口径脚门,其自密封结构非常重 要，针对no用的1密対结构.探讨 种诉型的门密 封结札二、分析山认电站阀常用的i'i密封结构俗槐形建组合密封 低徳密封）和棋形笊密封两种结构 如图1、图2所 示）.一般来说，大口径阀门采用组合式锲形垫结构, 小口径采用棋形昶结构。图1換形菸细合结构I.阀体2.糾孟3.桂彤垫4.压耳5. W开环6.支承坏7.他紧螺栓这两种结构形式，英工作廉理茶木相同，都足把棋 形垫放崑在浮动顶盖和圆筒体端部之何，利用螺栓产生 的预紧才而形成初始比斥.为介质压力作用时.浮动顶 盖受压2作用向上压缩槌形垫，从而达到I'l紧密封。图2模形垫结构1.阀

3、体2.何孟3.根形垫4.支架'"僧道介质压力山低向奇变化时.此类阀门耍始终保 持密封，必須满足两个条件：一是要通过预紧螺栓产生一 定的初始比压：二是在崗压时，密封血不被崗压IKiU为 了满足这两个条件.设计複形地时就要考也次材料既要満 足低压时的型性变形，乂要有足够强度来避免高压时因密 対力过大而压淤密封而。为解决这讦拆，现通殆作法是 将强度高的材料表面镀一层软质镀层或涂覆层.通过分析，可以发现现俗的槐形建密封结构存住以 下缺点：牢件加T带度高，装配要求高：镀层或涂裁层 使成本加大，Kill镀或涂镀层在岛温时存任剥落町 能.低压时密封不可靠.三、设计08 China Acad

4、emic Journal Electronic Pul-hup:/ 、v2006年第彳期 75针对现在自密封结构的不足，设计以卞双密封圈的图3女从密対懼密血络构1.阀体2.软彬封制3.便幫封* 4.阀苗5.床环6. W开环这种密封结构的上婆特点是把康来的樓形垫分成山 轶密封囲和禅性硬密封圈组成的双密封结构.下而是用 柔性石舉或用柔性石墨编织填料爪制成的软密封圈，上 面是由0O18M9或其他奥氏体钢制成的禅性密封圈 如图4所示）.设计时注意事頊如下.图4双层褂対圈分解|¥|600七时，其值为17.9x16%）.当压力和沮度逐 渐升高时，弹11金屈密封囲开始受力密封，而此时软密 BltJ

5、lLl受力很小。这样既保证高温高压悄况下密封.乂 能越免软密型圈不被压溃.0）山所盅的初始密封比压靠柔性石盅的来密 対.故禅性金屈密封圈、浮动阀盖及岡简体端部的加工 精度可以降低。而且金屈密封圏不用镀层或涂镀层,也 可降低成本.4）这种结构对顶盖安装误垦要求不高，所以装配 难度大大降低。6）由干是轶硬双层密封圈密封，故在沮度、压力 产生波动的惜况下也能实现可靠密封。四、计算0）预紧状态时，软密封圈楔形垫的轴向分力.即 预紧螺栓的载荷计算：F.F厶也亠“Ocoba 软密封圈用柔件石舉或用柔件石皐编织垠料压 制而成，图中历示尺寸为压制后尺寸.考虑到材料的压 缩显及冋弾就较大，H尺寸可适当放大. 金

6、凰密封圈由于是弹性设计,故在设计过程中尺 寸D.=D- 4-1.5）,还要注总角度5。的i殳用.觇儿的 大小，在外惻上适当设计櫚的数最和大小,以增加弹性. 软密封圈斜角为30。，禅性金凤密封圈斜角为 32。在金属密封脚开始密封时,保证金属密対圈I：口 首先密封。从而使金属密封圈具有弹性。这样的设计不但具冇现有根形輕密期结构的优点, 而nw以成功弥补现在常用槐形垫密封的缺点，其优点 具体分析如下.1）因为双密封结构有软密封存在，故其所需的螺 栓義緊力耍小许多,初始密封比压小,在低压情况下容 易密封.设计时可适当减小預緊螺栓,减少阀门成木.2）由于柔性石星的压缩率远远大于金皿材料,ifiJ II柔

7、性石墨的线胀系数 往20 600七时，英值为1.5 -4.65xl6-6/t）又远水于金属材料0Crl8Ni9 420式中F.槐形密封的轴向分力，单位为N；D密封接触圜直径，单位为mm：%初始密封比曲们小门仃单位为MPa：q 密封的必需比压，査4-10 21可得，单 W位为MPa：a设计确定，一般取30。：p摩擦角,取2.8°-5.7%5）载荷计算内压引起的总轴向力F = ir4/>>2）式中F内压引足的轴向力，爪位为N：D密封接触鬪宜径，设计确定，单位为 nun：P设计压力，验算低压时，IR p = 0.3MPa：验算高压时，取设计压力上 限值，单位为MPaB）支承环、

8、四合环、预紧螺栓及阀盖的设计计算 略.五、结语"省甘结构阀门设计的关键在把普通模形垫改成 双密封检的楔式结构.低压时靠柔性石果或柔性石亀编 织材料的软密封帽来实现可靠密封，崗Ik时，靠弹性金GM运行与应用新技术新产品 Nev/ Technology & New MaterialGM运行与应用新技术新产品 Nev/ Technology & New MaterialGM連用机械76 2006年第f期' 1 )94-2008 5：lic Ei：新技术新产胡 New Technology & New Mtferd运行与应用GMTRT陕鼓集团研发中心秋西710

9、611) 柳黎光对闪内第台应用先进的控制技术，设il投运的第套全干式共用翌/二作-询炉煤气透平 TRT机组的待点和投运情况进行了介绍。二合一/共用型TKT煤气透平 顶压控制新技术新产胡 New Technology & New Mtferd运行与应用GM新技术新产胡 New Technology & New Mtferd运行与应用GM一、概述津神共用塑/二介一高炉TRT装代，是国产第一套 应用先进的控制技术，井投运的第一套全干式高炉 TRT.该机组的投运，对节能、增效以及TRT的推广应 用,具有十分深远的总义。从2005年7月20日开始联 调试车.到R月5 n顺利通过72h的机

10、械运转执负荷试 车考核，$项指标均达到设计要求，透平主机性能良 好，发电显曾达到5 800kW,炉頂压力调节稳定、可 靠，全部完成了fl动升速、H动井网、fl动升功率、H 动调顶压及全部TRT过程检测与过程控制的各项功能。 取得了阶段性成果，用户比较满盘.属密封圈来实现可靠密封.这样不但弥补了现有n密封 结构的缺陷,而且可以降低成本.特别适用于大口径、 高温高压的电站阀门.是一种很有应有价值的自密封结 构。1杨源泉.删门设计手册北京：机械匸业出版社 19922洪勉成等.侧门设计计算手册.北京：中国标准出版 H. 19943成大先.机械设计手册第1卷.第3版.北京：化学工 业岀版It. 1994

11、4何光远尊机械工程丁册工程材料.第2版.北京,机械匸业出版社 1996 GM收稿 H 期：2005/10/08)TRT是高炉煤气余压透平的发电装代简称 轴a Fuma>t T>p - pressure Recovery Turbines unit).是利用崗 炉炉顶的余压，把煤气导入透平机膨胀做功.驱动发电 机发电的能虽回收机组,可回收高炉鼓风机所需能虽的 30%-50%,经济效益十分显蔷，同时该装置正常运转 时,能替代减压阀组，能很好地调节、稳定炉頂压力, 净化煤V，故对保证高炉顺行,增产彳jit好的作用回 收了过去在减压阀组通过强制节流和形成噪声而白白消 耗掉的能量，同时山于不形响高炉正常生产和煤气的使 用.IM此，加速推广应用用产化成套TRT装代，对保护 尺族工业，降低炼铁生产成本，节能降耗，减少环境污 染.都冇不可忽视的社会效益及经济效益.共用型TRT 机组m图I共用TjtRt机ffi二、共用熨TRT技术的开发思路中空、低圧高炉曲单朋高炉炉容小400 -750m1 髙炉)恻收的能园比较低.一次性投资比较大,投资的 回收期相对时间