单座调节阀毕业论文

毕 业 论 文作 者： 郝永吉 学 号： 2014412040108 学 院： 机械工程学院 专 业： 机电一体化技术 题 目： K301 单座调节阀设计 指导者： 张筱洁 副教授 评阅者： 东北电力大学毕业设计说明书2017 年 6 月 吉 林摘 要I题目：K301 单座调节阀设计摘 要工程自动控制和仪器为我国国民经济和每个部门重要基础技术装备。在生产过程中，调节阀在弱动力级和执行流动流体控制所需的强动力级功能之间，实现了必需的能量扩大功能，为控制系统中至关重要的组成部分，对维续现代工程制造的产品质量，节约成本，降低功耗，提升效益相当重要。本课题在详细调研的基础上，分析了国内外目前调节阀技术的发展情况和已有调节阀的性能水平。通过对国外调节阀产品的技术特点与优势的调研，举例指出了现阶段传统单座调节阀的缺点和短板。根据实际工况和我国工业生产的特点，引进国外单座调节阀的领先科技，研发出新式的更适合现代工业需求的单座调节阀。本课程设计主要攻克的关键技术为：阀体内采用 S 型介质流通方案，因为流线式流道可以明显降低压降损耗，并使阀体通流性能增强。阀体内主要零件设计，降低调节阀内流体泄漏，优化结构，减少制造成本。提供更高的流量可调范围。相信不远的未来，随着各方面技术的不断进步和提高，将有更多创新技术的调节阀问世。关键词：单座调节阀；阀内件结构；可调范围东北电力大学毕业设计说明书II目 录II目 录摘要 .I第 1章 绪论 .11.1 问题的提出 .11.2 单座调节阀设计的目的及意义 .11.3 国内外技术发展水平概况 .21.4 论文的主要内容 .3第 2 章 调节阀总体方案的设计计算 .52.1 阀体形式的选择与设计 .52.1.1 阀体结构形式 .52.1.2 壁厚的选择与计算 .72.2 阀体连接形式的选择与设计 .92.3 上阀盖设计 .92.4 阀芯设计 .102.5 阀芯导向型式 .112.6 阀座设计 .112.7 阀杆设计 .112.8 执行机构的选择及内零件简介 .12第 3 章 单座调节阀的流量特性及其选择 .163.1 可调范围 .163.2 流量特性 .183.2.1 理想流量特性 .18第 1 章 绪 论III3.2.2 工作流量特性 .19第 4章 调节阀的发展与展望 .21结论 .22致谢 .23参考文献 .24第 1 章 绪 论- 1 -第 1章 绪 论1.1 问题的提出现代化工业主要以先进的自动化生产为基础。根据自动化系统的发展历程和技术革新来分析，控制技术的创新和进步意义重大。虽然多种新型的控制技术接连涌现，但是最核心的控制技术不会改变。不断更新换代的只是技术工具。传统的生产控制方式已不能完善的调控现代化工业生产系统，现用模拟电路、数字化过程控制、微机编程软件控制等先进技术的应用进行创新。现代数字化仪表的研制和应用加快了工业自动化的脚步。代表性的自动化控制系统主要分为三个部分：检测、控制和执行。现阶段，数字技术与微型处理器技术对监测与控制技术的影响巨大，对相关工业技术领域带来的促进作用已是众所周知，尤其是为成产过程提供控制的产品调节阀，更有飞速的进步。虽然传统的调节阀产品已经投入到工业成产中，但现代化工业所需的是更为优秀的调节阀产品，所以如何生产出适用于现代机电一体化控制技术的单座调节阀，并能提高调节阀的质量等级，更有效更安全地进行操作，更充分地利用与节约能源和保护生态环境，都将给调节阀的设计提出新的课题， 人们已经对调节阀的设计提出更严格、更高标准的设计要求。放眼未来，人们将要面对的难题还会很多，例如生产原料供应不足，煤、石油、天然气等化石能源的越用越少。人类社会对生产力的需求。人们对好的工作条件的需求。人类社会的可持续发展等。为解决这些与人类生活息息相关问题，都要改善和改造原有的过程控制系统，或是创造出更先进的过程控制元件，而这样的控制系统的诞生就要求有更先进的调节阀技术 1。1.2 单座调节阀设计的目的及意义提升调节阀的质量、功能和适用范围，对现代化工业的意义非同寻常，而生产制造出可以适合各个方面要求的新型调节阀则是当务之急。因单座调节阀结构形式的限制，其只能在大部分工况中适用。本课题设计目的是使单座调节阀向着现代化工业所需求方向设计：稳定可靠的产品质量，安全便捷的操作。在成产过程控制中，调节阀与控制管路中的流体相直接接触，如果发生故障，后果十分严重。在石油工业中，东北电力大学毕业论文- 2 -再整条生产线中，多种生产设备密集地集中检测与调制。多数操控都是在高温低压或高温高压中完成的，介质大部分为易燃易爆的油品。因此，调节阀的安全可靠和防火防爆性能应该受到高度重视。在化工厂内，过程控制更为复杂，温度、压力、流量和液体位置的四大热工变量对调节阀的质量要求更为苛刻。在电力生产中，火力发电厂要对锅炉进行控制，锅炉调节系统对水位的控制，都要求调节阀具有高的控制精确度与控制的灵敏性。自然生活环境的保护与资源的充分利用也是调节阀设计中应该考虑的问题。调节阀可能对环境造成大气污染和噪音等问题，所以本课题的设计应解决或改善以下问题。第一，设备泄漏直接造成了原料与能源浪费，并造成环境的污染，对员工的健康造成威胁，还可能引起重大安全事故。大气污染的防止，要求阀座密封良好。因此，密封方法与材料的选用应该达到密封要求。当流通介质存在毒性时，如一氧化氮、二氧化硫等介质，就应用波纹管密封或更安全可靠的密封方法。第二，调节阀在系统中，噪音污染比较严重。因为调节阀的应用一定会造成流体压强降低。速度变化与阀体振动，所以噪声不可避免，在过程控制中，电动机、叶片、变速器、煤炉、调节阀等，调节阀的噪音占比例较大。所以本课题研究的目的是要控制它的噪音等级的大小。现如今社会对能源的消费和需求越来越大，人们也在寻找节约传统能源和制造新能源途径，所以单座调节阀还要以节约能源和适应于新能源为目的方向设计和制造。也只有这样才能适应现代生产制造业的资源节约与新能源的应用需求，同时还能为企业节约生产成本。1.3 国内外技术发展水平概况全球阀门市场总值约为 400 亿美元。随着历史的发展，工业自动化成度的提高调节阀的技术水平也突飞猛进，从原理较为简单的自力式稳压器发展到全智能数字化的控制阀，大约历经 100 年的时间。目前调节阀在工业生产中地位已非常重要，自简易的热互换器温度调节阀到复杂的调控系统的正常工作，都必须要有调节阀的调控。以下列举了两个调节阀技术较为发达的国家和我国的调