金属硬密封三偏心蝶阀在关闭状态下的密封比压决定着该阀的密封性能和工作寿命,优化金属硬密封部件的结构参数十分重要。以DN600三偏心蝶阀为研究对象,利用有限元分析法,分析密封面上密封比压分布规律。提出利用密封配合面周向间隙指标判断蝶阀的密封性能,利用Box-Behnken响应面优化方法对密封构件的结构进行优化,分析复合阀板座大、小径端切割厚度、复合阀板座直径及其交互作用对密封面最大密封比压的影响,得出最优设计方案。结果表明,在不影响蝶阀密封的前提下,优化复合阀板座参数后,密封面最大密封比压从202.96 MPa下降到128.44 MPa。对优化后蝶阀进行封闭打压密封实验,验证了其密封性能的可靠性。

采用Fluent软件对金属硬密封球阀内部三维流场进行数值模拟,研究球阀从全开到全关过程的流量特性。分析7个转动角度下阀门内部流场的变化,得到阀门前后压差,根据相关公式求出球阀的流量系数理论值和模拟值,绘制出球阀不同角度下的流量系数曲线。结果表明随着阀门转动角度的增大,阀门前后压差增大,流经阀门的介质最大流速和能量损失逐渐增大,对球阀的冲蚀作用逐渐增大,流量系数随阀门转动角度增大而减小,理论值和模拟值曲线较为吻合。

某核电厂二回路蒸汽疏水系统管路上,金属硬密封气动球阀在机组运行多年后发生了阀体冲蚀、阀后管道管壁减薄现象,最终导致管道穿孔后高温蒸汽泄漏。文中通过对故障阀门及管道的多方位分析,找出阀门故障出现的根本原因,并针对性地提出了相应的后续建议,提高了核电机组二回路阀门运行的可靠性,对于同类型金属材质硬密封阀门的预防性维修工作具有指导意义。

设计了一种结构简单、工作稳定可靠、使用周期较长、维护简单方便的液控单向阀。同时,以受力仿真软件为手段,对关键零件阀体进行了优化设计。该产品适用于批量生产,恶劣工况下应用。