煤化工金屬球閥主密封結(jié)構(gòu)密封性能研究.pdf

1、煤炭清潔利用是調(diào)整我國(guó)能源利用相對(duì)不平衡的關(guān)鍵手段，是緩解我國(guó)能源問題的有效途徑。煤氣化在高效、清潔利用煤炭資源方面有著非常重要的作用。鎖渣閥是煤氣化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于收集-排放定期來自氣化爐激冷室底部的渣水混合，其運(yùn)行工況普遍存在高溫、高壓和固體顆粒等特點(diǎn)，滲透能力強(qiáng)的有毒介質(zhì)對(duì)閥門硬密封性能提出了較高的要求。此外由于閥門調(diào)節(jié)頻繁，啟閉扭矩大，密封面遭受嚴(yán)重的摩擦磨損，其耐磨性以及使用壽命受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。金屬球閥的密封性能，預(yù)緊比

2、壓與扭矩的聯(lián)系是關(guān)乎閥門設(shè)計(jì)、運(yùn)行可靠的關(guān)鍵因素。目前針對(duì)硬密封球閥，一般通過硬化密封面，合理選擇密封副硬度差，或者提高加工精度來提高閥門的密封性能，延長(zhǎng)啟閉壽命，缺乏對(duì)球閥密結(jié)構(gòu)及密封機(jī)理的深入分析。
　　本文將對(duì)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化研究，準(zhǔn)確計(jì)算密封比壓，建立泄漏量模型，進(jìn)而獲得密封比壓與泄漏量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)密封副預(yù)緊比壓的精確選擇，指導(dǎo)閥門設(shè)計(jì)。
　　本文以水煤漿氣化爐進(jìn)口端密封固定鎖渣閥為研究對(duì)象（包括結(jié)構(gòu)尺寸、壓差和材

3、料特性等），首先基于單峰接觸模型以及閥座受力特性，推導(dǎo)理想光滑閥座、理想粗糙與實(shí)際粗糙表面閥座的密封比壓計(jì)算公式；其次采用有限元分析手段建立主密封結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，獲得閥座密封面上的密封比壓分布規(guī)律，并結(jié)合平均流動(dòng)模型、閥座泄漏模型、粗糙表面等效接觸方程，得到不同表面加工精度及紋理特征下的閥座泄漏量與密封比壓的關(guān)系。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　1）提出采用密封性能評(píng)價(jià)模型來確定影響閥座密封特性的主要設(shè)計(jì)參數(shù)（包括密封

4、寬度、壓力角）。本文通過有限元分析得到了不同設(shè)計(jì)參數(shù)下的沿密封面寬度比壓分布規(guī)律，比較密封副上的平均比壓與必需比壓、許用比壓，判定不同參數(shù)下的閥座密封可靠性。
　　2）綜合平均流動(dòng)模型、閥座泄漏量模型、等效接觸方程等，計(jì)算不同表面粗糙度及紋理特征下的閥座泄漏量。結(jié)果表明，壓力流量因子對(duì)閥座泄漏量有很大影響，當(dāng)表面紋理參數(shù)小于1時(shí)，壓力流量因子小于1，有利于密封，反之不然。
　　3）將有限元分析所得不同設(shè)計(jì)參數(shù)下的密封比壓與等