阀体强度计算比较与分析.pdf

第 1 期 2 0 O 6年 3月 锅炉制造 B 0 Ⅱ正R MA N I J n C兀爪 G No ． 1 M8 r ． 2 0 6 文章编号 口 一1 2 4 9 2 0 0 6 0 1 一O O 6 O o 3 阀体强度计算比较与分析 王 敏 哈 尔滨哈锅阀门股份有限公司 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 以我厂设计的 D N 3 0 0 ； P N 2 5闸阀的铸造阀体为例， 应用我厂、 美国、 原西德等国有关强度计算标准进 行对比性计算， 加以分析， 证明了尽管计算方法有一定的差别， 但结果基本一致。 关键词 阀门； 壁厚 ； 强度； 计算 中图分类号 蚴 文献标识码 B Th e Co mp a r e a n d An a l y s i s i s o f Va l v e I n t e n s i t y Ca l c u l a t i o n Wa n g M／ n H B C V a l v e C o ． L td H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a Ab s t r a c t T a k i n g g a t e v alv e o fD N 3 0 0 a n d P N 2 5 d e s i g n e d b y HB C a s a n e x a mp l e ， t h i s a r t i c l e a n a l y s e s the c a l c u l a t i o n s ta n d a r d o f HB C， US A a n d G e r m a n y t o p r o v e tha t s a me r e s u l t s w o u l d b e g o t d e s p i t e d i ff e r e n t c alc u l a t i o n me tho d s a r e a p p l i e d t o ． Ke y wo r d s v alv e wall ； thi c k o f v alv e ；i n t e n s i t y ； c a l c u l a t i o n 0 引 言 对于阀体的设计基本内容包括 ①根据压力、 温度确定阀体的材料； ②按照不同用途确定结构 形式； ③确定结构长度和连接方式； ④进行结构设 计和计算。 随着同国际上的技术交流和引进技术的广泛 增加， 使得许多电厂逐渐采用国际标准 I S O或者 美国国家标准 A S M E B 1 6 ． 3 4 法兰、 螺纹和焊接端 连接的阀门 ， 向国际接轨。因此本文仅以我厂设 计的 D N 3 0 0 ； P N 2 5闸阀的铸造阀体为例， 应用我 厂、 美国、 原西德等国有关强度计算标准进行对比 性计算， 加以比较。 D N 3 0 0 ； P N 2 5闸阀是我厂配 2 0 0 M W 主给水 管道上作为启闭装置用阀， 按照压力 温度等级， 阀体材 料选用 Z G 2 5 WC B 。计 算压力 P 2 5 M P a ， 计算温度 t 2 0 0 o C 。 材料的许用应力[ d ] ∞9 8 ． 0 7 M P a 按 6 8 0 7 1 1 阀门零件强度计算细则 表 1 6 选取 计算用 的相关结构数据均按 D N 3 0 0 ； P N 2 5 ； 有关标准中的承载面积用 C A D中的“ 求封闭 图形面积” 方法求得。 2 本对比计算采用的标准 1 6 8 ～ 0 7 1 1 哈锅阀门零件计算细则 2 原西德蒸汽锅炉技术规程 T R D 3 0 1 承受 内压的圆筒 3 美国A S M E锅炉及受压容器规范 N B 3 5 0 0 3 5 4 5 一级阀门的设计 4 美国 A N S I B 1 6 ． 3 4阀门法兰连接和对焊 连接 收稿 日期 2 0 0 5 1 0 1 5 作者简介 王敏 1 9 7 6 一 ， 女， 黑龙江富锦人， 1 9 9 8 年大学本科毕业。 工程师， 现从事阀门设计及阀门试验和研究工作。 维普资讯 第 1 期 兰 二 阿 体 强 度 计 算 比 较 与 分 析 警 ．一 0 7 1 1 阀 门 零 件 计 算 细 则 。 本 计 算 景 竺 计 算 公 式 ， 按 第 矗 的 变 形 状 改 变 时 引 起 蔓 耋 的 。 该 强 度 计 算 芜 暮 篓 曼 里 壳 体 加 强 面 积 和 通 比 较 计 算 进 行 验 证 。 计算简图见图 ⋯ 囤2 6 8 -0 7 1 1 纲则计算简图 阀体中腔采用圆柱形壳体计算公式 西 -- iv C I 支管按下式计算 c 2 式中 S 理论计算壁厚 m m C 附加壁厚 珊n P 计算压力 胁 D N 计算截面直径 啪1 [ a ] 材料许用应力 M P a 支管半锥角 Ⅱ， 篓 式 计 算 后 ， 被 支 管 通 孔 削 弱 的 圆 柱 形 壳 体 必 须 满 足 以 下 条 件 。F1≥F ～⋯一 LL 式中 ， - 加强面积 c m 2 ⋯．， 通孔削弱面积 c m 2 ， 应力核算 。 圆柱形壳体 曼； [ 口 ] 4 锥形支管 口盎 s[ 口 ] 5 。 冀 原 西 德 蒸 汽 锅 炉 技 术 规 程 T R D 3 o 1 承 受 内 压 的 圆 筒 计 算 用 有 关 数 据 见 。； 6l 围 3 T R D 3 0 1 计算简囤 篓 ．以 静 压 力 为 主 要 载 荷 的 计 算 。 茎 蓑 锥 形 和 圆 角 部 分 应 与与之 积来代替。 ⋯⋯ 门 叫 基本简体壁厚计算 6 式中 S v 基本简体壁厚 珊n 简体计算截面内径 姗 P 计算压力 N ／ 啪 2 m i 材料许用应力 N ／ H m 焊逢减弱系数 1 支管壁厚计算 7 支管计算截面内径 m m 应力核算 口P 1 s 8 式中A p 不考虑附加量金属的承载面积 l l ll f l 2 不考虑附加量流体的承载面积啪I2 。 中的计算 A 和 的承载长度按下述 两式计算 一⋯ 。 一 对于基本简体最大承载长度 e G 9 对于锥形支管最大承载长度 。 ～ e 1 2 5 1 o 式中 e G 基本简体最大承载长度 姗 e A 锥形支管最大承载长度 H 功 支管内径 n Ⅱ n S o 支管计算壁厚 黝 维普资讯 6 2 - 锅炉制造 总第 1 9 9期 4 美国A S M E锅炉及受压容器规范 N B 3 5 0 0 3 5 4 5一级阀门的设计 本计算标准计算由于内压引起的一次薄膜应 力。对于满足本节的所有的要求的阀门， 均在内 压力下的阀体最高应力部位是颈与流道交接处， 其特征是垂直与中心线平面的环向拉力的最大值 在内表面。 最小壁厚在 N B一3 5 4 0 “ 承压部件的设计” 中 已经给出详细的说明， 因本文只做校核计算， 所以 不进行最小壁厚的计算。对按照 A N S I B 1 6 ． 3 4 表 中所列的额定压力值设计的阀门， 阀体的最小壁 厚应按照 A N S I B 1 6 ． 3 4 确定。对非表所列的额定 压力阀门的最小壁厚按下式计算 ／ 2 , ／ 2 , ￡ ￡ 1 二 ￡ 2 一t 1 1 2 图 4 N B一3 5 4 5 计算简图 5 计算结果统计 对于 1 2 式， 因不进行计算， 式中符号不做说 明。 计算交叉处总的一次薄膜应力强度 P m 。 计算用有关结构数据 见图4 P 孚 o ． 5 P s s[ ] 1 3 nm 式中 P 在交叉处的一次薄膜应力 ib ／ i n A f 计算交叉处一次薄膜应力有效液压面 积 i n 2 A 抵抗作用在 上液体力的有效金属 面积 i n 2 P 计算压力 ib ／ i n 2 构成流体面积和金属面积的界限的距离 厶 和 按下式求得 L 0 ． 5 dT b 1 4 或 1 5 计算时取公式 1 4 、 1 5 两者之间的较大值。 O ． 5 r 2 O ． 3 5 4 √T b d b 1 6 式中 d 交叉处阀体颈部的内径 i n T 交叉处颈部的厚度 in ， 交叉处主体的壁厚 i n f 2 交叉处圆角的半径 i n 在 N B 3 5 4 5 ． 2 中明确规定 阀体除满足上述准则 外， 还应满足下面的准则。既， 由于内压、 管道反作 用力及热效应所引起的 的范围不能超过阀体材 料在 5 0 0 *F 时的3 。因为6 8 0 7 1 1 “ 计算细则” 没有 这方面的计算， 因此本文不做比较计算。 6 结 论 根据以上计算， 本文认为， 采用我公司计算细 则和采用T R D 3 0 1 、 N B 3 5 0 0 3 5 4 5的计算结果基本上 一 致， 就是将国产材料 Z G 2 5改成 WC B ， 在 2 0 0 ％ 下许用应力有所降低， 也能完全满足强度要求。 因此， 在阀体强度计算时， 也可采用两者相结合的 方法 。 编辑 陈青云 维普资讯