閥門(mén)設(shè)計(jì)基本理論研究與探討

閥門(mén)設(shè)計(jì)基本理論研究與探討【摘要】隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)閥門(mén)的需求越來(lái)越大。由于閥門(mén)數(shù)量巨大，綜合分析各種問(wèn)題和因素造成的閥門(mén)泄漏現(xiàn)象，不僅對(duì)社會(huì)環(huán)境的發(fā)展造成很大影響，而且導(dǎo)致大量原材料和產(chǎn)品的浪費(fèi)，污染巨大，有時(shí)甚至引發(fā)重大安全生產(chǎn)事件?！娟P(guān)鍵詞】閥門(mén)設(shè)計(jì)；基本理論

閥門(mén)在重要系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用也對(duì)閥門(mén)的可靠性提出了更高的要求，因此相應(yīng)的安全性研究變得更加關(guān)鍵。從閥門(mén)安全的角度，綜述了閥門(mén)安全技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了閥門(mén)安全研究中的關(guān)鍵問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)。

1設(shè)計(jì)輸入及驗(yàn)證輸出在實(shí)際設(shè)計(jì)中，往往存在設(shè)計(jì)輸入目標(biāo)不明確、設(shè)計(jì)活動(dòng)推進(jìn)倉(cāng)促等問(wèn)題，使得效益不盡如人意，甚至導(dǎo)致大量資源的浪費(fèi)。主要問(wèn)題涉及以下幾個(gè)方面：①確定企業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括工作介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等的管理。②功能需求。即根據(jù)所開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能和用途，確定所開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)閥門(mén)的類(lèi)型、形式、尺寸、連接和驅(qū)動(dòng)方式的基本信息。③性能要求。確定了產(chǎn)品必須滿(mǎn)足的技術(shù)規(guī)范、法律法規(guī)、認(rèn)證條件和產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)。④查閱相關(guān)資料。收集新產(chǎn)品研發(fā)中涉及的同類(lèi)商品的體驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。⑤產(chǎn)品定位。確定產(chǎn)品等級(jí)和客戶(hù)群。⑥額外要求。如銷(xiāo)售和其他客戶(hù)需求，如成本要求、印刷標(biāo)識(shí)信息等。

2設(shè)計(jì)思維因素閥門(mén)整體設(shè)計(jì)的實(shí)施工藝質(zhì)量因素的整體設(shè)計(jì)和實(shí)施要充分考慮整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)整體設(shè)計(jì)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定、連續(xù)批量生產(chǎn)。為了更快地方便產(chǎn)品技術(shù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，各種產(chǎn)品相似零件的結(jié)構(gòu)特征可以直接由標(biāo)準(zhǔn)化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督管理，便于合理使用刀具量規(guī)和夾具。設(shè)計(jì)中重要零件裝配的構(gòu)成因素是設(shè)計(jì)方案中所有重要零件能否順利安裝。相互裝配的對(duì)稱(chēng)零件之間應(yīng)至少有一個(gè)安裝位置平面（應(yīng)為內(nèi)六邊形或外六邊形），并盡可能選擇至少一個(gè)便于相互裝配的對(duì)稱(chēng)零件框架結(jié)構(gòu)（如果需要明確區(qū)分不同安裝位置和方向的對(duì)稱(chēng)零件結(jié)構(gòu)，無(wú)需裝配）[1]。對(duì)于規(guī)格相近的主要部分，盡量將其分為兩個(gè)共同的主要部分，便于統(tǒng)一設(shè)計(jì)管理；對(duì)規(guī)格不能共享的小型汽車(chē)主要零部件進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)和處理，防止混用。設(shè)計(jì)基本功能的影響因素是開(kāi)發(fā)企業(yè)產(chǎn)品時(shí)實(shí)現(xiàn)的基本信息功能，包括切斷、調(diào)節(jié)、分流、防逆流、穩(wěn)壓、分流、溢流、泄壓等基本功能[2]。此外，閥門(mén)產(chǎn)品應(yīng)易于操作，易于拆卸、維護(hù)和更新，控制閥產(chǎn)品還應(yīng)設(shè)計(jì)有防止誤操作的功能。設(shè)計(jì)的主要性能影響因素是產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，即不會(huì)對(duì)信息用戶(hù)、使用或社會(huì)環(huán)境問(wèn)題造成重大損害，并具備相應(yīng)的強(qiáng)度發(fā)展條件，包括中國(guó)機(jī)械系統(tǒng)特性（扭矩、彎矩）、耐壓性（低溫高壓）、耐溫性（高熱、低溫和冰凍）、疲勞工作強(qiáng)度（冷熱水循環(huán)、抗脈沖、壽命）等。設(shè)計(jì)成本管理因素，即在實(shí)現(xiàn)先進(jìn)信息技術(shù)功能和滿(mǎn)足預(yù)定技術(shù)性能要求的同時(shí)，通過(guò)盡可能優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、盡可能使用最少的零部件來(lái)實(shí)現(xiàn)中國(guó)產(chǎn)品市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特征，并盡可能使用簡(jiǎn)化的加工工藝來(lái)降低工程成本和產(chǎn)品價(jià)格，從而對(duì)社會(huì)產(chǎn)生積極影響（減少污染、保護(hù)國(guó)家生態(tài)平衡、促進(jìn)生產(chǎn)力的持續(xù)發(fā)展）。

3閥門(mén)失效原因分析閥門(mén)泄漏是閥門(mén)損壞中最常見(jiàn)的因素，不僅導(dǎo)致巨大的流體損失，而且消耗大量的能源，污染環(huán)境，有時(shí)甚至造成嚴(yán)重的交通事故。閥門(mén)漏氣的原因大部分是由于密封圈損壞，一般稱(chēng)為密封圈或密封墊失效。許多研究者總結(jié)了影響閥門(mén)密封的各種因素。閥門(mén)泄漏的原因一般有：設(shè)計(jì)不合理。通過(guò)改進(jìn)閥門(mén)的設(shè)計(jì)，降低了閥門(mén)的出口壓力和工作溫度，填料完全離開(kāi)密封裝置，大大減少了密封裝置內(nèi)工作溫度降低，密封面結(jié)冰造成的解封現(xiàn)象。在工作介質(zhì)中，由于楔形厚度的原因，閥門(mén)無(wú)法正常工作，密封裝置容易損壞，會(huì)降低閥門(mén)的正常工作壽命，密封的密封性不夠。徹底了解閥門(mén)的設(shè)計(jì)和密封機(jī)理及其在高壓下的密封特性，可以解決閥門(mén)泄漏問(wèn)題。通過(guò)引入全新的低諧波螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不僅可以將運(yùn)動(dòng)能量和動(dòng)力傳遞給受限空間信息，而且企業(yè)可以在不改變密封結(jié)構(gòu)的情況下更有效地解決閥桿的密封問(wèn)題。從閥門(mén)結(jié)構(gòu)、閥桿材料、密封材料和填料安裝方法等方面，分析了火電廠(chǎng)汽水系統(tǒng)閥桿密封圈泄漏的原因。在研究天然氣管道球閥基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究了天然氣管道球閥的內(nèi)部泄漏現(xiàn)象，并對(duì)閥桿的泄漏因素進(jìn)行了分析。影響密封因素選擇的研究方法仍然非常重要，因?yàn)樗梢灾该魍ㄟ^(guò)更完善地改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)來(lái)改善密封特性的方向和路徑，密封研究是解決密封問(wèn)題最重要的途徑和手段[3]。

4閥門(mén)的可靠性設(shè)計(jì)4.1可靠性設(shè)計(jì)需要考慮因素閥門(mén)的可靠性設(shè)計(jì)必須考慮許多因素。根據(jù)本企業(yè)所有閥門(mén)的性能要求和特點(diǎn)，我們?cè)跒殚y門(mén)企業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性方案時(shí)，要求充分考慮以下六個(gè)影響可靠性的因素。1）正常工況下，閥門(mén)啟閉平穩(wěn)，無(wú)卡澀等現(xiàn)象。2）在強(qiáng)烈振動(dòng)的情況下，檢查閥門(mén)的抗震特性。3）緊急事態(tài)發(fā)展時(shí)閥門(mén)是否能迅速關(guān)閉或啟動(dòng)。4）止回閥在各種高壓條件下的特性。長(zhǎng)期廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中，閥門(mén)整體密封保護(hù)性能良好。6）閥門(mén)企業(yè)在各種工作強(qiáng)度下是否有抵抗相應(yīng)的工作強(qiáng)度。4.2不同環(huán)境下設(shè)計(jì)需考慮因素設(shè)計(jì)在各種環(huán)境下正常工作的閥門(mén)時(shí)，必須充分考慮閥門(mén)填料、墊片的密封特性及其整體密封特性，這種設(shè)計(jì)是影響其可靠性的主要原因。實(shí)際操作中，手柄邊緣的最大力不應(yīng)超過(guò)360N，在閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的瞬間允許增加到1000N。配備減速機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足工況要求[4]。閥門(mén)強(qiáng)度和可靠性的設(shè)計(jì)方法逐漸從安全系數(shù)的常規(guī)分析發(fā)展到概率統(tǒng)計(jì)分析。4.3未來(lái)發(fā)展1）根據(jù)低溫閥門(mén)企業(yè)的研究現(xiàn)狀和安全設(shè)計(jì)與可靠性管理的研究工作，制定了低溫閥門(mén)的建模與仿真結(jié)果分析、性能測(cè)試和安全評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案。2）通過(guò)構(gòu)建普通低溫閥門(mén)的三維實(shí)體仿真模型和有限元理論仿真模型，分析了普通低溫閥門(mén)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，得到了其在一定溫度條件下的應(yīng)力、應(yīng)變和閥門(mén)動(dòng)作特性；采用熱－結(jié)構(gòu)耦合分析方法，分析閥門(mén)下熱應(yīng)力與結(jié)構(gòu)應(yīng)力的共同作用，為低溫閥門(mén)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)[5]。3）低溫閥門(mén)和密封材料的特性試驗(yàn)。利用低溫閥門(mén)實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了低溫工況下的閥門(mén)和密封特性。4）主要研究低溫閥門(mén)可靠性評(píng)估的工作方法和管理方法，建立低溫閥門(mén)可靠性評(píng)估學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)模式和數(shù)值求解算法。5）基于模擬和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)低溫閥門(mén)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、密封特性和疲勞壽命進(jìn)行了可靠性分析，形成了低溫閥門(mén)可靠性分析評(píng)價(jià)體系，提出了低溫閥門(mén)可靠性評(píng)價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法。

結(jié)語(yǔ)在閥門(mén)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分確定教學(xué)設(shè)計(jì)的輸入條件，明確企業(yè)的產(chǎn)品模型。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各種經(jīng)濟(jì)影響因素，并進(jìn)行財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)管理分析，優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，盡可能減少或降低產(chǎn)品失效的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高閥門(mén)生產(chǎn)質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：[1]趙磊,胡岳峰,王程勇,鄭楠彬.一種電磁控制天然氣分流閥門(mén)設(shè)計(jì)[J].液壓氣動(dòng)與密封,2021,41(08):88-90.[2]黃銀剛.車(chē)載LNG氣瓶系統(tǒng)中組合電控閥塊的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)與應(yīng)用[J].化工管理,2021(13):130-131.[3]劉興玉,趙朋舉,張毅,原晨巖.船用閥門(mén)設(shè)計(jì)要點(diǎn)綜述[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2021,34(02):145-147.[4]翁文毅,吳必勝.基于化工閥門(mén)工藝設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)及防范措施研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)