闸阀截止阀设计

1、v 欢欢 迎迎 1温州泵阀行业阀门精英培训课程温州泵阀行业阀门精英培训课程闸阀截止阀设计闸阀截止阀设计 魏玉斌魏玉斌二二0一三年十一月一三年十一月2 魏玉斌魏玉斌v联系方式：联系方式：v工作单位：南方阀门制造有限公司工作单位：南方阀门制造有限公司v地址：永嘉县瓯北东瓯工业区南方工业园地址：永嘉县瓯北东瓯工业区南方工业园 vMOBILE:EMAIL: WYBHN163.COMvQQ:429684775vTELFAX:0577-673196003目录目录 1. 1. 有关阀门的定义和术语有关阀门的定义和术语 1.1 1.1 阀门定义阀门定义

2、1.2 1.2 阀门参数阀门参数 1.3 1.3 压力单位及其换算压力单位及其换算 1.4 1.4 绝对压力、相对压力和真空度的关系绝对压力、相对压力和真空度的关系 1.5 1.5 流阻系数和压力损失流阻系数和压力损失 1.6 1.6 中法兰式闸阀结构特点中法兰式闸阀结构特点 1.7 1.7 自密封闸阀特点自密封闸阀特点 2. 2. 阀门选型设计阀门选型设计 2.1 2.1 型式设计顺序型式设计顺序 2.2 2.2 材料选择材料选择 2.3 2.3 确定压力等级确定压力等级 2.4 2.4 确定公称直径确定公称直径 2.5 2.5 壁厚确定壁厚确定 闸阀截止阀设计闸阀截止阀设计4v2.6 2.

3、6 选择操作形式选择操作形式v2.7 2.7 确定连接形式确定连接形式v3 3 结构设计概述结构设计概述v3.1 3.1 一般要求一般要求v3.23.2阀座阀座v3.33.3闸板闸板v3.43.4绘制图纸绘制图纸v3.53.5结构设计应注意事项结构设计应注意事项v3.6 3.6 阀体壁厚及强度计算阀体壁厚及强度计算v3.7 3.7 密封比压及阀座焊缝计算密封比压及阀座焊缝计算 v3.8 3.8 阀盖厚度及强度计算阀盖厚度及强度计算v2 闸阀设计v 2.1零件设计：v 2.1.1阀座设计v 2.1.2闸板设计v 2.1.3阀体设计 v .4阀盖设计阀盖设计v.5阀

4、杆设计阀杆设计v.6装配设计装配设计v2.22.2闸阀设计计算：闸阀设计计算：v.1闸板厚度计算闸板厚度计算v.2阀体壁厚计算阀体壁厚计算v.3阀座密封比压计算阀座密封比压计算v.4阀杆操作力计算阀杆操作力计算v.5填料压板计算填料压板计算v.6活结螺栓计算活结螺栓计算v附录附录1 1：密封原理：密封原理v附录附录2 2：闸板、阀体及阀座加工：闸板、阀体及阀座加工5v4. 4. 闸阀设计计算示例闸阀设计计算示例v4.14.1阀座设计阀座设计v4.24.2闸板设计闸板设计v4.34.3

5、阀体设计阀体设计v4.44.4阀盖设计阀盖设计v4.54.5阀杆设计阀杆设计v4.64.6装配设计装配设计v4.74.7闸板厚度计算闸板厚度计算v4.84.8阀体壁厚计算阀体壁厚计算v4.94.9阀座密封比压计算阀座密封比压计算v4.104.10阀杆操作力计算阀杆操作力计算v4.114.11填料压板计算填料压板计算v4.124.12活结螺栓计算活结螺栓计算v附录附录2 2：闸板、阀体及阀座加工：闸板、阀体及阀座加工675. 5. 截止阀设计计算截止阀设计计算5.15.1截止阀结构特点截止阀结构特点5.25.2阀座设计阀座设计5.35.3阀瓣设计阀瓣设计5.4 5.4 阀杆设计阀杆设计5.55.

6、5阀体设计阀体设计5.65.6阀盖设计阀盖设计5.75.7装配设计装配设计5.85.8阀瓣强度计算阀瓣强度计算5.95.9阀体壁厚计算阀体壁厚计算附录附录1 1 密封原理密封原理附录附录2 2 闸阀截止阀设计要点比较闸阀截止阀设计要点比较附录附录3 3 超超临界参数超超临界参数1.1.有关阀门的定义和术语有关阀门的定义和术语 v1.11.1阀门定义阀门定义：用来控制管道内介质的，具：用来控制管道内介质的，具有可动的机械产品的总体（有可动的机械产品的总体（ 见见GB/T21465-GB/T21465-2008 2.12008 2.1）v阀门是在流体系统中，用来控制流体的方阀门是在流体系统中，用来

7、控制流体的方向、压力、流量的装置。向、压力、流量的装置。v阀门是使配管和设备内的介质（液体、气阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止、并能控制其流量体、粉末）流动或停止、并能控制其流量的装置。的装置。81.21.2阀门参数阀门参数 代表阀门特征的一些数据或符号，称为代表阀门特征的一些数据或符号，称为阀门的参数。如，口径（规格），压力（公阀门的参数。如，口径（规格），压力（公称压力），温度，介质，流量，材料，驱动称压力），温度，介质，流量，材料，驱动方式等等。方式等等。 阀门口径：一般用阀门口径：一般用DNDN（mmmm）或或NPSNPS（inin英寸英寸”）表示，如）表示，如

8、DN50DN50、DN100DN100、DN600DN600、8 8”、1212”等。口径是代表阀门名义尺寸的重要参等。口径是代表阀门名义尺寸的重要参数。数。9v 压力压力流体单位面积上所受的垂直作流体单位面积上所受的垂直作用压力称为压力。通常用用压力称为压力。通常用P表示。常用单位有表示。常用单位有巴、帕斯卡、兆帕、大气压等。巴、帕斯卡、兆帕、大气压等。v 定义：每平方米面积上作用定义：每平方米面积上作用1牛顿的力为牛顿的力为1帕斯卡，符号帕斯卡，符号Pa；每平方毫米面积上作用；每平方毫米面积上作用1牛顿的力为牛顿的力为1兆帕（斯卡），符号兆帕（斯卡），符号MPa。v换算关系：换算关系：v

9、1兆帕（兆帕（MPa）=106帕斯卡（帕斯卡（Pa）=10巴巴（bar）=10.2工程大气压（工程大气压（kgf/cm2）v 1巴（巴（bar）=105帕斯卡（帕斯卡（Pa）=1.02工工程大气压（程大气压（kgf/cm2）=0.1兆帕（兆帕（MPa）。）。101.3 1.3 压力单位及其换算压力单位及其换算1.4 1.4 绝对压力、相对压力和真空度的关系绝对压力、相对压力和真空度的关系v 以绝对零压力作为基准所表示的压力，称以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力。为绝对压力。v 以当地大气压力为基准所表示的压力，称以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。相对压力也称表压力。为

10、相对压力。相对压力也称表压力。v 相对压力为负数时，工程上称为真空度。相对压力为负数时，工程上称为真空度。真空度的大小以此负数的绝对值表示。真空度的大小以此负数的绝对值表示。v绝对压力、相对压力与真空度的相互关系绝对压力、相对压力与真空度的相互关系 如如下所示下所示1112 1.5 1.5 流阻系数和压力损失流阻系数和压力损失v 由于流体存在粘性，流体流动中与管道壁面以及流由于流体存在粘性，流体流动中与管道壁面以及流体自身的摩擦所造成的阻力称为沿程阻力，沿程阻力所体自身的摩擦所造成的阻力称为沿程阻力，沿程阻力所造成的流体能量损失称为沿程损失。沿程阻力系数常用造成的流体能量损失称为沿程损失。沿程

11、阻力系数常用表示。沿程压力损失表示。沿程压力损失v式中，式中，沿程阻力系数沿程阻力系数v l管道长度管道长度v d管道内径管道内径v 介质密度介质密度v v介质流速介质流速22dlp 13 局部损失局部损失v 当流动边界发生急剧变化时，比如在流当流动边界发生急剧变化时，比如在流动方向发生改变的弯管处、管径改变的变径动方向发生改变的弯管处、管径改变的变径处、产生额外阻力的阀门等局部阻力存在而处、产生额外阻力的阀门等局部阻力存在而产生的能量损失，称为局部损失。局部阻力产生的能量损失，称为局部损失。局部阻力系数常用系数常用表示。局部压力损失表示。局部压力损失v式中式中 局部阻力系数局部阻力系数22p

12、14 局部损失的原因局部损失的原因v 产生局部损失的原因是：流动断面发生产生局部损失的原因是：流动断面发生变化时，断面流速分布发生急剧变化，并产变化时，断面流速分布发生急剧变化，并产生大量的旋涡。由于流体的粘性作用，旋涡生大量的旋涡。由于流体的粘性作用，旋涡中的部分能量转变为热能使流体升温，从而中的部分能量转变为热能使流体升温，从而消耗机械能。消耗机械能。v 管道进口、管道的突缩、突扩部分、阀管道进口、管道的突缩、突扩部分、阀门、弯头等管件部分均会发生局部阻力。门、弯头等管件部分均会发生局部阻力。v 局部损失与管长无关，只与局部管件有关局部损失与管长无关，只与局部管件有关v局部阻力的分类：局部

13、阻力的分类：v流向改变流向改变15流体改变方向流体改变方向16突然扩大或突然缩小突然扩大或突然缩小 逐渐扩大或逐渐缩小逐渐扩大或逐渐缩小1718各类阀门特点各类阀门特点及流阻比较及流阻比较闸阀截至阀节流阀调节阀（控制阀）旋塞阀隔膜阀蝶阀球阀水力控制阀排污阀分配阀混合阀疏水阀减压阀安全阀止回阀堵阀减温减压阀他动式自力式直行程角行程闸阀截止阀阻力系数和流量系数比较闸阀截止阀阻力系数和流量系数比较19闸阀截止阀阻力系数和流量系数比较闸阀截止阀阻力系数和流量系数比较20闸阀截止阀阻力系数和流量系数比较闸阀截止阀阻力系数和流量系数比较21 1.6 1.6 中法兰式闸阀结构特点中法兰式闸阀结构特点 一般来

14、说，闸阀由阀体、闸板、阀盖、阀一般来说，闸阀由阀体、闸板、阀盖、阀杆等组成。如下图，阀体、阀盖为承压件，闸杆等组成。如下图，阀体、阀盖为承压件，闸板、阀座、阀杆为内件。典型的外螺纹升降式板、阀座、阀杆为内件。典型的外螺纹升降式螺栓连接阀盖闸阀结构（螺栓连接阀盖闸阀结构（BBBB，OS&YOS&Y）如下图。）如下图。22闸阀典型闸阀典型结构图结构图 法兰连接手动楔式弹性闸阀法兰连接手动楔式弹性闸阀231.71.7自密封闸阀特点自密封闸阀特点24 图图2 自密封闸阀自密封闸阀自动密封原理和机理自动密封原理和机理25 密封原来密封原来“压力自压力自动密封动密封”。介质压力推动阀。介质

15、压力推动阀盖压紧密封环，密封环外圆盖压紧密封环，密封环外圆紧贴阀体内壁，形成内外两紧贴阀体内壁，形成内外两个密封副。受到来自介质作个密封副。受到来自介质作用在阀盖上的载荷，压紧自用在阀盖上的载荷，压紧自密封环实现对外界的密封密密封环实现对外界的密封密封。封。 密封机理密封机理“弹性密弹性密封封”。即介质压紧阀盖密封。即介质压紧阀盖密封环时，密封环不产生塑性变环时，密封环不产生塑性变形，靠密封环向圆周方向发形，靠密封环向圆周方向发生弹性变形达到密封，故称生弹性变形达到密封，故称之为弹性密封之为弹性密封。图图3 3 密封原理密封原理262. 2. 阀门选型设计（选型）阀门选型设计（选型）2.12.

16、1型式设计顺序型式设计顺序 （以下按照（以下按照600MW600MW超临界参数闸阀为例简介）超临界参数闸阀为例简介）2.22.2 材料选择：材料选择： 阀门类型取决于系统功能，可选择闸阀、球阀、截止阀等等。阀门类型取决于系统功能，可选择闸阀、球阀、截止阀等等。主体材料按照介质工作温度和性质选择。主体材料按照介质工作温度和性质选择。本例选本例选C12AC12A或或F91F91 27282.3 2.3 确定压力等级：管道温度压力参数确定压力等级：管道温度压力参数566566，24.5MPa24.5MPa的阀门，请确定阀门的压力级。的阀门，请确定阀门的压力级。292.4 2.4 确定公称直径：如上述

17、确定公称直径：如上述566566，24.5MPa24.5MPa的阀门，接的阀门，接管尺寸为管尺寸为50850840 ASTM A335 P9140 ASTM A335 P91材料，请确定阀门的材料，请确定阀门的公称直径。公称直径。NONMANDATORY APPENDIX A ASME B16.34-2004 Table ATable A- -1 1 Inside Diameter, Inside Diameter, d d Class 150 Class 300 Class 600 Class 900 Class 1500 Class 2500 NPS mm in. mm in. mm in

18、. mm in. mm in. mm in. DN 1?2 12.7 0.50 12.7 0.50 12.7 0.50 12.7 0.50 12.7 0.50 11.2 0.44 15 3?4 19.1 0.75 19.1 0.75 19.1 0.75 17.5 0.69 17.5 0.69 14.2 0.56 20 1 25.4 1.00 25.4 1.00 25.4 1.00 22.1 0.87 22.1 0.87 19.1 0.75 25 11?4 31.8 1.25 31.8 1.25 31.8 1.25 28.4 1.12 28.4 1.12 25.4 1.00 32 11?2 38

19、.1 1.50 38.1 1.50 38.1 1.50 34.8 1.37 34.8 1.37 28.4 1.12 40 2 50.8 2.00 50.8 2.00 50.8 2.00 47.5 1.87 47.5 1.87 38.1 1.50 50 21?2 63.5 2.50 63.5 2.50 63.5 2.50 57.2 2.25 57.2 2.25 47.5 1.87 65 3 76.2 3.00 76.2 3.00 76.2 3.00 72.9 2.87 69.9 2.75 57.2 2.25 80 4 101.6 4.00 101.6 4.00 101.6 4.00 98.3 3

20、.87 91.9 3.62 72.9 2.87 100 5 127.0 5.00 127.0 5.00 127.0 5.00 120.7 4.75 111.0 4.37 91.9 3.62 125 6 152.4 6.00 152.4 6.00 152.4 6.00 146.1 5.75 136.4 5.37 111.0 4.37 150 8 203.2 8.00 203.2 8.00 199.9 7.87 190.5 7.50 177.8 7.00 1 146.1 5.75 200 10 254.0 10.00 254.0 10.00 247.7 9.75 238.0 9.37 222.3

21、8.75 184.2 7.25 250 12 304.8 12.00 304.8 12.00 298.5 11.75 282.4 11.12 263.4 10.37 218.9 8.62 300 14 336.6 13.25 336.6 13.25 326.9 12.87 311.2 12.25 288.8 11.37 241.3 9.50 350 16 387.4 15.25 387.4 15.25 374.7 14.75 355.6 14.00 330.2 13.00 276.110.87 400 18 438.2 17.25 431.8 17.00 419.1 16.50 400.1 1

22、5.75 371.3 14.62 311.2 12.25 450 20 489.0 19.25 482.6 19.00 463.6 18.25 444.5 17.50 415.8 16.37 342.9 13.50 500 I OK 22 539.8 21.25 533.4 21.00 511.0 20.12 489.0 19.25 457.2 18.00 377.7 14.87 550 II 24 590.6 23.25 584.2 23.00 558.8 22.00 533.4 21.00 498.3 19.62 412.8 16.25 600 III 26 641.4 25.25 635

23、.0 25.00 603.3 23.75 577.9 22.75 539.8 21.25 447.5 17.62 650 28 692.2 27.25 685.8 27.00 647.7 25.50 622.3 24.50 584.2 23.0 482.6 19.00 700 30 743.0 29.25 736.6 29.00 695.2 27.37 666.8 26.25 625.3 24.62 517.4 20.37 750 175 -, 根据根据ASME B16.34公称管径与内径的对公称管径与内径的对应表应表,按客户给出的按客户给出的管道尺寸确定阀门规管道尺寸确定阀门规格。如上述尺寸

24、即可格。如上述尺寸即可选择选择2500Lb,20”阀门。阀门。影响阀门规格的实际影响阀门规格的实际因素很多，应综合考因素很多，应综合考虑各种因素。但最主虑各种因素。但最主要是满足客户要求。要是满足客户要求。302.52.5壁厚确定：壁厚确定： 按按照有关标准选择壁厚，照有关标准选择壁厚，如本例如本例2500Lb-202500Lb-20”可以可以按按ASME B16.34ASME B16.34确定壁厚确定壁厚（计算壁厚见后续内容）（计算壁厚见后续内容）ASME B16.34-2004 VALVES FLANGED, THREADED, AND WELDING END Table 3Table 3

25、- -A Valve Body Minimum Wall Thickness, A Valve Body Minimum Wall Thickness, tmtm, mm (Cont, mm (Contd)d) Inside Dia. Minimum Wall Thickness tm, mm d, mm Class Class Class Class Class Class Class 150 300 600 900 1500 2500 4500 320 9.9 15.0 24.2 36.0 61.6 111.6 253.7 330 10.1 15.3 24.9 37.0 63.4 115.

26、0 261.6 340 10.2 15.7 25.6 38.1 65.2 118.4 269.4 I D=342.9+118.4x2=579.6 350 10.4 16.0 26.3 39.1 67.1 121.9 277.2 360 10.6 16.3 26.9 40.2 68.9 125.3 285.1 370 10.7 16.7 27.6 41.2 70.8 128.7 292.9 380 10.9 17.0 28.3 42.2 72.6 132.1 300.8II D=377.7+132.1x2=641.9 390 11.1 17.3 29.0 43.3 74.5 135.5 308.

27、6 400 11.2 17.7 29.6 44.3 76.3 138.9 316.5 410 11.4 18.0 30.3 45.4 78.2 142.3 324.3IIID=412.8+142.3x2=697.4 420 11.5 18.3 31.0 46.4 80.0 145.7 332.2 430 11.7 18.7 31.7 47.5 81.8 149.1 340.0 440 11.9 19.0 32.4 48.5 83.7 152.5 347.9 450 12.0 19.4 33.0 49.6 85.5 155.9 355.7 460 12.2 19.7 33.7 50.6 87.4

28、 159.4 363.6 470 12.4 20.0 34.4 51.7 89.2 162.8 371.4 480 12.5 20.4 35.1 52.1 91.1 166.2 379.3 490 12.7 20.7 35.7 53.7 92.9 169.6 387.1 500 12.9 21.0 36.4 54.8 94.8 173.0 395.0 510 13.0 21.4 37.1 55.8 96.6 176.4 402.8 520 13.2 21.7 37.8 56.9 98.4 179.8 410.7 530 13.3 22.0 38.5 57.9 100.3 183.2 418.5

29、 540 13.5 22.4 39.1 59.0 102.1 186.6 426.4 550 13.7 22.7 39.8 60.0 104.0 190.0 434.2 560 13.8 23.0 40.5 61.1 105.8 193.4 442.1 570 14.0 23.4 41.2 62.1 107.7 196.9 449.9 580 14.2 23.7 41.8 63.1 109.5 200.3 457.8 590 14.3 24.0 42.5 64.2 111.4 203.7 465.6 600 14.5 24.4 43.2 65.2 113.2 207.1 473.5 610 1

30、4.6 24.7 43.9 66.3 115.0 210.5 481.3 620 14.8 25.0 44.6 67.3 116.9 213.9 489.2 630 15.0 25.4 45.2 68.4 118.7 217.3 497.0 640 15.1 25.7 45.9 69.4 120.6 220.7 504.9 650 15.3 26.0 46.6 70.5 122.4 224.1 512.7 660 15.5 26.4 47.3 71.5 124.3 227.5 520.6 670 15.6 26.7 41.9 72.5 126.1 230.9 528.4 680 15.8 27

31、.0 48.6 73.6 128.0 234.4 536.3 690 15.9 27.4 49.3 74.6 129.8 237.8 544.1 如如2500Lb-20”内内径选径选II、III方案，则阀方案，则阀门外径达门外径达641.9或或697.4远远大于管子远远大于管子外径的外径的508，造成对，造成对焊连接的困难，所以，焊连接的困难，所以，选择方案选择方案I较好较好312.6 2.6 选择操作形式：选择操作形式：计算操作力或力矩，确定操作装置大小。计算操作力或力矩，确定操作装置大小。各种操作方式适用规格及场合各种操作方式适用规格及场合电动电动从小到大，各种规格阀门都有可能需要电动操作

32、，是从小到大，各种规格阀门都有可能需要电动操作，是自动化控制的要求。自动化控制的要求。气动气动多用于有易燃易爆或没有电源的场合。多用于有易燃易爆或没有电源的场合。液动液动与气动相同，适用于需要较大操作力的阀门。与气动相同，适用于需要较大操作力的阀门。手动手动适用于中小口径阀门。适用于中小口径阀门。一般来说，手动闸阀范围如下：一般来说，手动闸阀范围如下：32 手动闸阀范围手动闸阀范围 PN16PN16，DN500DN500以下以下 PN20PN20，DN500DN500以下以下150Lb150Lb，20”20”以下以下 PN25PN25，DN500DN500以下以下 PN40PN40，DN400

33、DN400以下以下 PN50PN50，DN400DN400以下以下300Lb300Lb，16”16”以下以下 PN64PN64，DN300DN300以下以下 PN100PN100，DN300DN300以下以下600Lb600Lb，12”12”以下以下 PN160PN160，DN300DN300以下以下900Lb900Lb，12”12”以下以下 PN250PN250，DN200DN200以下以下1500Lb1500Lb，8”8”以下以下 PN420PN420，DN150DN150以下以下2500Lb2500Lb，6”6”以下以下 超临界超临界24.5MPa,566 3500Lb，4”以下以下 超

34、超临界超超临界27.6MPa,605 4500LbII，4”以下以下33齿轮传动齿轮传动属于手动范围，国外均列为手动阀门，国内阀门属于手动范围，国外均列为手动阀门，国内阀门行业上多分开类别，如行业上多分开类别，如Z41HZ41H，Z541HZ541H。一般地说，手动规格的。一般地说，手动规格的上限即为齿轮传动规格的下限。可以有交叉重叠，要根据客户上限即为齿轮传动规格的下限。可以有交叉重叠，要根据客户要求决定。因此，齿轮传动规格范围大致如下：要求决定。因此，齿轮传动规格范围大致如下：34 齿轮传动闸阀规格范围齿轮传动闸阀规格范围 PN16 PN16，DN450DN450DN900DN900 PN

35、20 PN20，DN450DN450DN900DN900150Lb150Lb，8 836”36” PN25 PN25，DN300DN300800800PN40PN40，DN300DN300500500300Lb300Lb，8 816”16”PN64PN64，DN300DN300以下以下PN100PN100，DN200DN200400400600Lb600Lb，8 824”24”PN160PN160，DN200DN200250250900Lb900Lb，5 516”16”PN250PN250，DN150DN1502252251500Lb1500Lb，4 41616PN320PN320，DN150

36、DN150225225P P5454140140，DN150DN150225225 2500Lb 2500Lb，4 412”12”P P5757140140，DN150DN150225225 超临界超临界24.5MPa,566 3500Lb，3” 6” 超超临界超超临界27.6MPa,605 4500LbII，3” 6”35根据以上推荐范围，根据以上推荐范围，2500Lb-20”闸阀采闸阀采用电动操作方式，电动装置大小应根据用电动操作方式，电动装置大小应根据操作力计算选择。该参数操作扭矩大约操作力计算选择。该参数操作扭矩大约为：为：22000Nm36 2.7 2.7 确定连接形式：确定连接形式

37、：法兰法兰适用于水管、低压蒸汽等管道，方便安装、维修适用于水管、低压蒸汽等管道，方便安装、维修焊接焊接适用于高压蒸汽、有毒、有害、辐射介质，安全适用于高压蒸汽、有毒、有害、辐射介质，安全可靠可靠螺纹螺纹适用于小口径管道，易于标准化制造管件及安装适用于小口径管道，易于标准化制造管件及安装快拆快拆适用于油田等野外，便于快速更换，如卡箍适用于油田等野外，便于快速更换，如卡箍多数情况下，客户会指定连接形式。多数情况下，客户会指定连接形式。本例的超临界闸阀采用对本例的超临界闸阀采用对接焊连接。接焊连接。综合材料选择、压力等级确定、公称直径确定、操作方式和连综合材料选择、压力等级确定、公称直径确定、操作方

38、式和连接形式选择，可以完成阀门型式设计，按照阀门型号编制规定，接形式选择，可以完成阀门型式设计，按照阀门型号编制规定，可给定上述举例阀门的型号：可给定上述举例阀门的型号：Z960Y2500LbC12A-20Z960Y2500LbC12A-20”，或，或Z960Y2500LbF91-20Z960Y2500LbF91-20”， 型式设型式设计结束。计结束。37 3 3 结构设计概述结构设计概述 3.1 3.1 一般要求一般要求（1 1）满足相关标准要求，如）满足相关标准要求，如ANSI B16.34ANSI B16.34，API600API600，GB12234GB12234，API6DAPI6D

39、等。等。注意不同标准的要求，满足注意不同标准的要求，满足ANSI B16.34ANSI B16.34不一不一定满足定满足API600API600或或GB12234GB12234，反之依然。如，反之依然。如2500Lb-122500Lb-12”，阀体壁厚，阀体壁厚ANSI B16.34ANSI B16.34和和GB12224GB12224规定规定77mm77mm，API600 API600 和和GB12234GB12234规定为规定为86.6mm86.6mm。又：。又：2500Lb-32500Lb-3”阀体壁厚阀体壁厚ANSI ANSI B16.34B16.34和和GB12224GB12224规

40、定规定43mm43mm，API600 API600 和和GB12234GB12234规定为规定为35.8mm35.8mm。38 （2 2）满足最小流道直径的要求，管子内）满足最小流道直径的要求，管子内径与阀座内径的收缩比径与阀座内径的收缩比不得小于不得小于0.650.65，设，设计时蒸汽取计时蒸汽取0.750.75，水管取，水管取0.850.85（见下图）。（见下图）。 （3 3）满足螺纹制与材料的要求）满足螺纹制与材料的要求如如API600API600要求中法兰螺栓用要求中法兰螺栓用ANSI B1.1 ANSI B1.1 螺纹，螺纹，B7/2HB7/2H螺栓螺栓/ /螺母材料螺母材料, ,阀

41、杆螺母材料阀杆螺母材料A439D-A439D-2/D-32/D-3，熔点不低于，熔点不低于17501750F F（954954），）， （4 4）满足结构长度要求）满足结构长度要求如如 ANSI B16.10 GB12221 ANSI B16.10 GB12221 或或GB15188.1GB15188.115188.415188.439阀门阻力系数与流道缩口比例的关系阀门阻力系数与流道缩口比例的关系d /D0 .6 501 .0图缩口比曲线图缩口比曲线403.23.2阀座阀座413.33.3闸板闸板计算闸板厚度计算闸板厚度BM=bM+BM=bM+（4 48 8）mmmm比压计算比压计算bMbM

42、已经满足要求，已经满足要求，BMBM取值太大造取值太大造成浪费。但应满足标准要求的最小磨损余成浪费。但应满足标准要求的最小磨损余量量确定闸板厚度及确定闸板厚度及BMBM后，计算闸板最大实体后，计算闸板最大实体尺寸，如图所示尺寸，如图所示42DoDwD图闸阀中腔直径确定图闸阀中腔直径确定433.43.4绘制图纸绘制图纸（1 1）计算理论开启高度）计算理论开启高度 H=(di+D)/2+ H=(di+D)/2+ （2 2）分配阀体、阀盖高度（与绘制图纸交替进）分配阀体、阀盖高度（与绘制图纸交替进行）行）（3 3）确定阀杆长度，校算开启高度等装配关系）确定阀杆长度，校算开启高度等装配关系3.53.5

43、结构设计应注意事项结构设计应注意事项（1 1）闸板厚度及密封面宽度余量不可太大，否）闸板厚度及密封面宽度余量不可太大，否则阀体太重，浪费。则阀体太重，浪费。（2 2）闸板配板宽度取值在）闸板配板宽度取值在1/21/22/32/3闸板密封面闸板密封面宽度范围内。宽度范围内。44 （3 3）阀杆上端面高出阀杆螺母上端）阀杆上端面高出阀杆螺母上端 （4 4）阀杆梯形螺纹收尾高出填料压板）阀杆梯形螺纹收尾高出填料压板 结构设计结束，绘制认可图交客户确认。结构设计结束，绘制认可图交客户确认。前例的前例的2500LbC12A/F91-202500LbC12A/F91-20”闸阀结构如下图闸阀结构如下图45

44、46473.6 3.6 阀体壁厚及强度计算阀体壁厚及强度计算 查标准确定壁厚，应进行计算，使图查标准确定壁厚，应进行计算，使图纸壁厚不小于标准规定及计算壁厚。纸壁厚不小于标准规定及计算壁厚。 自密封部位三个断面的应力计算应小自密封部位三个断面的应力计算应小于许用应力值，如图，于许用应力值，如图，IIII、IIIIIIII断面断面弯曲应力，弯曲应力，IIIIIIIIIIII断面挤压应力。断面挤压应力。 载荷：阀体中部压力载荷：阀体中部压力3.7 3.7 密封比压及阀座焊缝计算密封比压及阀座焊缝计算 IVIV IVIV断面焊缝应力计算断面焊缝应力计算 载荷：闸板上介质压力、密封预紧力。载荷：闸板上

45、介质压力、密封预紧力。注意：阀座应进行强度计算，不能认为只注意：阀座应进行强度计算，不能认为只是密封或连接焊接。是密封或连接焊接。3.8 3.8 阀盖厚度及强度计算阀盖厚度及强度计算48图自密封阀体阀盖计算截面图自密封阀体阀盖计算截面49 3.9闸板厚度及强度计算闸板厚度及强度计算 弹性闸板、双闸板应按照单边厚度计弹性闸板、双闸板应按照单边厚度计算值满足强度要求。算值满足强度要求。 （T T型槽根部断面应型槽根部断面应力计算），。力计算），。3.10 3.10 阀杆计算阀杆计算 操作力、力矩、强度及刚性计算操作力、力矩、强度及刚性计算3.113.11填料压紧力及活接螺栓强度计算填料压紧力及活接

46、螺栓强度计算3.12 3.12 支架筋板计算支架筋板计算3.13 3.13 手轮或驱动装置力矩计算手轮或驱动装置力矩计算50图闸板厚度及计算截面图闸板厚度及计算截面4. 4. 闸阀设计计算示例闸阀设计计算示例 下面以下面以300Lb-8”300Lb-8”闸阀为例进行设计计算闸阀为例进行设计计算v4.1阀座设计阀座设计v按阀座类型有：本体堆焊阀座、胀圈阀座、按阀座类型有：本体堆焊阀座、胀圈阀座、螺纹阀座、焊接阀座。形状如下图螺纹阀座、焊接阀座。形状如下图图图 本体堆焊阀座本体堆焊阀座 图图 螺纹阀座螺纹阀座 51图图10 10 焊接阀座焊接阀座52v图图11 11 胀圈阀座胀圈阀座53图图12

47、12 螺纹阀座零件图例螺纹阀座零件图例 54 图图13 13 焊接阀座零件图焊接阀座零件图阀座密封面最小宽度：PN10.0MPa以下阀门，bmin 4.5mm PN16.0MPa以上阀门，bmin 7.0mm55v螺纹阀座一般适用于螺纹阀座一般适用于PN10.0MPa以下，以下，DN250以下。以下。v阀座的受力分析。阀座的受力分析。v阀座焊缝应校核。（参见附图阀座焊缝应校核。（参见附图,阀座两个图例，阀座两个图例，阀座小于阀体通道；阀座焊缝直径太小。二阀座小于阀体通道；阀座焊缝直径太小。二者都会造成阀座脱落失效）者都会造成阀座脱落失效）56附图：v不好的阀座设计不好的阀座设计 图图1414阀

48、座内径小于通道直径阀座内径小于通道直径 57图图1515焊缝直径太小焊缝直径太小58阀座圈厚度计算阀座圈厚度计算vdw=d*SQRT(Pmax/(100s)+1)+5vS=0.03NPS+6.3*log(CLASS/100)v式中，式中，vdw阀座圈外径阀座圈外径mmvd通道内径通道内径mmvPmax常温最大工作压力，常温最大工作压力，kgf/cm2。vs许用应力，许用应力，kgf/cm2。vNPS英制阀门规格。英制阀门规格。vCLASS压力等级数值。压力等级数值。v对于对于8”300Lb阀门阀门vd=203mmvPmax=50 kgf/cm2vNPS=8v则，则，vS=3.246 kgf/c

49、m2vdw =224mm59阀座圈高度计算：阀座圈高度计算：vH=intH=int（a a* *dwdw）+v式中，式中，vHH阀座圈高度，阀座圈高度，mmmmvaa系数系数v150150300Lb300Lb，a= 0.075a= 0.075v600 600 900Lb 900Lb，a=0.13a=0.13v1500Lb1500Lb，a=0.18a=0.18v2000 2000 2500Lb 2500Lb，a=0.2a=0.2v3500Lb3500Lb，a=0.25a=0.25v常数，常数，mmmm。值根值根据据a a值反向选取，即值反向选取，即a a越大越大值越小值越小v=0 =0 8mm

50、8mm本例中，本例中，a= 0.075a= 0.075dw =224mmdw =224mm取，取，=5=5则，则，H=22mmH=22mm60vintint整数函数整数函数vM=int(M)M=int(M)取整数取整数vM=int(M+0.51)M=int(M+0.51)四舍五入取整数四舍五入取整数vM=int(M+0.91)M=int(M+0.91)向上圆整取整数向上圆整取整数vM=2int(M/2)M=2int(M/2)取偶数整数取偶数整数vM=2int(M/2+0.51)M=2int(M/2+0.51)四舍五入取偶数整数四舍五入取偶数整数vM=2int(M/2+0.91)M=2int(M

51、/2+0.91)向上圆整取偶数整数向上圆整取偶数整数vM=5int(M/5)M=5int(M/5)取末尾数为取末尾数为5 5的整倍数的整倍数vM=10int(M/10)M=10int(M/10)取末尾数为取末尾数为0 0的整数的整数61阀座样图尺寸确定Md2d1dndwH62阀体流道最小直径（见阀体流道最小直径（见ASME B16.34-2013 P183 表表A-1）634.24.2闸板设计闸板设计图图16 16 中低压闸板零件图例中低压闸板零件图例 64图图17 17 高压闸板图例高压闸板图例 65闸板设计原则闸板设计原则v 闸板楔角一般为闸板楔角一般为3 35 5，3 3适于低压力适于低

52、压力级，阀体中部为椭圆结构。中高压闸阀应设级，阀体中部为椭圆结构。中高压闸阀应设计为计为5 5，以避免运行中温度改变闸板楔死，以避免运行中温度改变闸板楔死（用户至上）（用户至上） 。v两个设计原则：两个设计原则：v 一是，密封面中径相等原则：即闸板与一是，密封面中径相等原则：即闸板与阀座的密封面直径相等。阀座的密封面直径相等。v 二是，闸板密封面设计要保证二是，闸板密封面设计要保证1/2 1/2 2/32/3宽度与阀座密封面相吻合。即，宽度与阀座密封面相吻合。即，0.5832BM0.5832BM原则。原则。BMBM为闸板密封面宽度。为闸板密封面宽度。66v闸板密封面宽度一般取闸板密封面宽度一般

53、取BM=bM+（48）mm即可。比压计算即可。比压计算bM已经满足要求，已经满足要求，BM取值取值太大造成浪费。太大，造成浪费。但应满足太大造成浪费。太大，造成浪费。但应满足标准要求的最小磨损余量（如下表）。标准要求的最小磨损余量（如下表）。 67闸板尺寸确定N2N1Y1XXY2H0H1DXXXHminJHL0DXXHTSA+1XXDbD1D2SA+1SE+2SB-3aTHB68闸板尺寸闸板尺寸D0阀体中腔内径，见阀体设计阀体中腔内径，见阀体设计E阀体导轨顶部宽度，见阀体设计阀体导轨顶部宽度，见阀体设计X阀体导轨厚度，见阀体设计阀体导轨厚度，见阀体设计69 闸板小端厚度闸板小端厚度H=2H0+

54、JH0=Hmin/Cosa+(D/2-D2/2)SinaH=2H0+J=2Hmin/Cosa+(D/2-D2/2)Sina+J7071图图18闸板小端厚度闸板小端厚度72图图19 闸板厚度计算闸板厚度计算闸板弹性轴直径闸板弹性轴直径XXHminHTXXDb2aHminDb=2a-2Hmin+R73图图20 闸板中部直径计算闸板中部直径计算闸板开档尺寸（厚度）闸板开档尺寸（厚度）HL0HTD2L0=H+2h1=H+D2*sinah1h1=D2/2*sina74图图21闸板开档计算闸板开档计算4.34.3阀体设计阀体设计图图22 22 中低压阀体设计图例中低压阀体设计图例 75设计要点：设计要点：

55、v阀体中腔内径确定阀体中腔内径确定v结构长度结构长度v最小壁厚最小壁厚v阀座开档尺寸阀座开档尺寸v中法兰中法兰v阀体中心高阀体中心高76中腔内径确定中腔内径确定DoDwD77阀体尺寸确定阀体尺寸确定XXM+1h2ED0CXXXh2nLDh1D0/22RDdaXXXXKZnzLZCHXXhDGDL1L2LXD0D0/2XXXXXtL0tt78阀体尺寸阀体尺寸79阀座孔底面开档尺寸（宽度）阀座孔底面开档尺寸（宽度）LTd=LT+2h3=LT+2H/cosah3=H/cosah3aH80图图23 阀座孔底面开档计算阀座孔底面开档计算阀体开档尺寸（宽度）阀体开档尺寸（宽度）ah2dwh2=dw/2si

56、naLT=HT+2h2=HT+dwsina81图图24 阀体开档计算阀体开档计算阀体毛坯小端开档尺寸阀体毛坯小端开档尺寸h5h4h4=M/2sina h5=Hd/cosaL1=LTd-Msina-2Hd/cosaML2L1a82图图25阀体毛坯小端开档计算阀体毛坯小端开档计算阀座孔底小端裆宽尺寸阀座孔底小端裆宽尺寸MLd=LTd-(M+1)sinah6=(M+1)/2sina aLdL2h6M+183图图26阀座孔小端开档计算阀座孔小端开档计算阀体毛坯大端开档尺寸阀体毛坯大端开档尺寸(L2)=LTd-2Hd/cosa+Rsinah5=Hd/cosa h7=R/2sinah5aL2h7R84图图

57、27阀体毛坯大端开档计算阀体毛坯大端开档计算结构长度（见结构长度（见 ASME B16.10-2009 P11表表2）85阀体最小壁厚（见阀体最小壁厚（见API600-2009 表表1）864.44.4阀盖设计阀盖设计图图28 阀盖设计图例阀盖设计图例87阀盖设计要点阀盖设计要点v连体支架或分体支架：连体支架或分体支架：DN200(NPS8”)DN200(NPS8”)以下，以下，采用连体支架，采用连体支架，DN250(NPS10”)DN250(NPS10”)以上，采用以上，采用分体支架。分体支架。v阀盖壁厚等于阀体壁厚阀盖壁厚等于阀体壁厚v阀盖内腔高度应与阀体中心高结合分配，以阀盖内腔高度应与

58、阀体中心高结合分配，以满足阀门开启高度。满足阀门开启高度。v上密封设计：本体堆焊，适用于通用阀门；上密封设计：本体堆焊，适用于通用阀门；上密封座设计，适用于石化阀门、电站阀门上密封座设计，适用于石化阀门、电站阀门及其他重要阀门。及其他重要阀门。v上密封的作用。不得借助上密封带压更换填上密封的作用。不得借助上密封带压更换填料。料。88阀盖尺寸确定阀盖尺寸确定Dzw+410Mz+610MzxxxxxxxxBLaBBDTwDGxxcxxxHb6ALHb1Hb2HHHb5Hb4Hg1DgDzn+1Hb389 阀盖尺寸阀盖尺寸90填料宽度填料宽度 （见（见API600-2009 5.9.1）91阀盖填料

59、函最小壁厚阀盖填料函最小壁厚 (见见API 600-2009 5.2)92阀杆最小直径阀杆最小直径 （见（见API600-2009 表表5）93上密封座上密封座HzDtb1ds+612Mz-DznDzwzMz图图29 29 上密封座上密封座94填料压套尺寸填料压套尺寸HT1Dt+610ds+8 技术要求1 材料的化学成分和机械性能按GB 1220 的规定2 未注加工尺寸的偏差按GB1804-92 规定的m级精度 技术要求1 材料的化学成分和机械性能按GB 1220 的规定2 未注加工尺寸的偏差按GB1804-92 规定的m级精度图图30 填料压套填料压套95填料压板尺寸填料压板尺寸 技术要求1

60、 材料的化学成分和机械性能按GB 12229-89的规定2 未注加工尺寸的偏差按GB1804-92 规定的m级精度图图31 填料压板填料压板x 技术要求1 材料的化学成分和机械性能按GB 12229-89的规定2 未注加工尺寸的偏差按GB1804-92 规定的m级精度Dbzxhb0DbDt+610Lds+6hbhb196活接螺栓尺寸活接螺栓尺寸dh=12h=18Lh1=40Lh=80图图32 活结螺栓活结螺栓9798阀杆螺母尺寸阀杆螺母尺寸 技术要求1 材料的化学成分和机械性能按GB 12225的规定2 未注加工尺寸的偏差按GB1804-92 规定的m级精度图图33阀杆螺母阀杆螺母 技术要求1 材料的化学成分