闸阀截止阀球阀扭矩计算.docx

闸阀截止阀操作转矩计算法（热工所/罗托克经验公式） 此计算方法，比“三化”使用的计算方法要简便得多，计算结果接近实际转矩，已由对电厂实测结果证实。此计算方法主要由以下几个部分组成： 1、计算介质压力对阀门闸板或阀芯施加的推力乘阀门系数，即：P1=FPK式中：F=阀门的通径面积(cm2)；P =介质的工作压力(kg/cm2)；K =阀门系数，视介质种类、温度及阀门行驶而定。 阀门通径面积表通径(mm)面积(cm2) 通径(mm)面积(cm2) 通径(mm)面积(cm2) 通径(mm)面积(cm2) 60.2836533.183300706.85810007853.98280.5038050.265350962.11311009503.318100.78510078.5404001256.637120011309.318151.767125122.7184501596.431130013273.228203.141150176.7155001963.495140015393.804254.909175240.5286002827.433150017671.458328.042200314.1597003848.451160020106.1924012.566225397.6088005026.548180025446.9005019.635250490.8749006361.725200031415.926 阀门系数表阀门类别液体气体400以下400以上540以下540以上平行板式闸阀0.250.30.350.45刚性楔式闸阀0.350.40.450.550mm以上截止阀1.151.151.151.1550mm以下截止阀1.51.51.51.5喑杆闸阀和水闸阀在闸阀基础上乘以1.25 2、计算填料的摩擦推力和转矩，以及阀杆的活塞效应所产生的推力总和 P2。压紧填料压盖，会给明杆闸阀的阀杆增加摩擦力，给旋转杆阀门的阀杆增加转矩。管道压力作用于阀杆(通过填料压盖处)的截面积上，为开启阀门的趋势。当道压力在64kgf/cm2以上时介质对明杆闸阀阀杆的推力是很大的，即所谓活塞效应。故当介质压力64kgf/cm2时，对于明杆闸阀应予考虑。而对截止阀，其阀杆面积已包括在阀芯面积中，所以活塞效应可忽略。 对于暗杆阀,以上3项均应计算。 填料的摩擦推力和转矩以及阀杆的活塞效应表明杆升降式填料的摩擦推力阀杆直径25mm以下2550mm50mm以上推力500Kgf680Kgf1100Kgf明杆升降式阀杆的活塞效应管道压力在64kgf/cm2以上时，介质对阀杆的推力=管道压力阀杆通过填料处截面积旋转杆式填料的摩擦转矩摩擦转矩=摩擦推力阀杆通过填料处半径 3、计算阀门阀杆的总推力(Kgf)，即P=P1+P2，再将此推力乘以下表中的阀杆系数，获得阀门操作转矩Kgf.M梯形螺纹的阀杆系数(kgf.m/kgf)表 (阀杆尺寸=直径螺距,单位:mm)阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数阀杆尺寸阀杆系数1030.001112850.002664880.0044990120.008041230.001253060.002945080.0046495120.008401430.001403260.003085280.00478100120.008761630.001543460.003235580.00500110120.009481640.001673660.003376080.00536120120.010721840.001813860.003516580.00598注:对于內螺纹阀杆系数要乘以1.5；对于水闸阀阀杆系数要乘以1.25；并确保估算推力最小为阀门重量三倍。2040.001954060.0036670100.006342250.002234260.0038075100.006702450.002384480.0042080100.007062650.002524680.0043585120.00768采用此方法计算，应知道以下参数，即：阀门前后的压差(最小用 2.5kgf/cm2,如果管道压力高，则采用管道压力)，阀门形式、介质的种类、阀杆直径与螺距。现以下列示例来说明计算的方法与步骤。有一明杆楔式闸阀，公称直径为 100mm，管道压力为 40kgf/cm2，阀杆为 Tr28*5mm，介质为 520蒸汽，求阀门的操作转矩。1. 由表 1查得阀门通道面积：78.540cm2；2. 取压差，阀门工作恶劣情况是在管道压力下开启，故，压差：40kgf/cm2；3. 由表 2查得阀门系数：0.45；4. 净推力为：P1=FPK=(1)(2)(3)=78.540400.45=1413.72 kgf；5. 由表 3查得摩擦推力 P2：680kgf；6. 如管道压力为 64 kgf/cm2以上，应加入介质对阀杆的推力，即活塞效应，因此例管道压力为 40 kgf/cm2，故不加。7. 总推力P=P1+P2=(4)+(5)=1413.72+680=2093.72kgf；8. 由表 4查得阀杆系数：0.00266；9. 阀门操作转矩=P*阀杆系数=(7)*(8)=2093.72*0.00266=5.57kgf.m；10. 换算成 N.m，因1kgf.m=10N.m，所以5.57kgf.m=55.7N.m，圆整后为60N.m。附闸阀密封面上总作用力及计算比压公式密封面上总作用力密封面处介质作用力密封面上密封力密封面处介质作用力0.785(密封面内径密封面宽度)2公称压力PN值的1/10密封面上密封力3.14(密封面内径密封面宽度)密封面宽度密封面必须比压 密封面必须比压(查表实用阀门设计手册笫三版表3-21)密封面计算比压密封面上总作用力/ 3.14(密封面内径密封面宽度)密封面宽度 密封面许用比压(查表实用阀门设计手册笫三版表3-22)浮动球阀总转矩计算浮动球阀中，所有载荷由介质出口的阀座密封圈承受，总转矩由下式计算MF = MQz + MFT + MMJ式中：MQZ：球体在阀座中的摩擦力矩MQZ= （Nmm）式中：f :球体与阀座的摩擦系数 对聚四氟乙烯：f=0.05 对增强聚四氟乙烯：f=0.080.15对尼龙：f=0.10.15其它符号：同前MFT：填料与阀杆的摩擦力矩 对聚四氟乙烯成型填料 ： （Nmm） 式中：f :阀杆与填料的摩擦系数。f =0.05 h:单圈填料与阀杆的接触高度 （mm）设计给定 Z：填料圈数 设计给定 dF：阀杆直径 （mm） 设计给定 P：计算压力（MPa） 设计给定 ：密封面法向与流道中心线的夹角 对橡胶O型图：MFT= （Nmm） 式中：Z：O型圈个数， 设计给定 fo:橡胶对阀杆的摩擦系数。 fo =0.30.4 do：O型圈的横截面直径（mm） 设计给定MMJ:阀杆台肩与止推垫间的摩擦力矩式中:f :摩擦系数 按材料同前面规定选取 DT:台肩外径或止推垫外径. 选二者中小者 （mm） 设计给定固定球阀总转矩计算在固定球阀中,球体受到的作用力完全传递到支撑轴承上,对进口密封的固定球阀,其总转矩计算:式中:MQZ:球体在阀座中的摩擦力矩 式中: MQZ1:由阀座对球体的予紧力产生的摩擦力矩 （Nmm）式中: qM :最小予紧比压 (MPa)取: 但不应小于2 MPa其它符号的选取见前面规定MQZ2 : 由介质工作压力产生的摩擦力矩 （Nmm）MFT : 填料与阀杆的摩擦力矩 （Nmm） 见浮动球阀计算MZC : 轴承中的摩擦力矩 （Nmm）式中:fz:轴承的摩擦系数对塑料制的滑动轴承 fz按f选取对滚动轴承 fz =0.002dQJ ：球体轴颈直径（mm）设计给定,对滚动轴承, dQJ=轴承中径QZJ : 介质作用球体轴颈上的总作用力 (N)MMJ : 阀杆台肩膀与止推垫间的摩擦力矩(此项仅用上阀杆与球体分开时的结构，对整体MMJ =0) （Nmm）球阀密封的设计比压计算 对浮动球阀：式中：DMW ：阀座密封面外径（mm）设计给定 DMN ：阀座密封面内径（mm）设计给定 P ：介质工作压力（MPa） 对进口密封的固定球阀式中： DJH：进口密封座导向外径 （mm） 设计给定 R： 球体半径 （mm） 设计给定 h： 密封面接触的宽度在水平方向的投影 （mm） h = l2-l1 式中l2 ，l1：球体中心至密封面的距离（mm）另一种转矩计算方法固定球阀(阀前阀座密封)的扭矩计算总扭矩M：M=Mm+Mt+Mu+Mc （Nmm）式中Mm球体与阀座密封圈间的摩擦扭矩（Nmm）；Mt阀杆与填料间的摩擦扭矩（Nmm）；Mu阀杆台肩与止推垫的摩擦扭矩（Nmm）；Mc轴承的摩擦扭矩（Nmm）；（1） Mm的计算Mm=QR（1+cos）t/2cos;Q固定球阀的密封力（N）,Q=(QMJ-QJ)+2Q1-Q2；QMJ流体静压力在阀座密封面上引起的作用力（N）,QMJ=p(d12-D12)/4;d1浮动支座外径(mm)；D1浮动支座内径，近似等于阀座密封圈内径(mm)；P流体压力 （MPa）；QJ流体静压力在阀座密封面余隙中的作用力（N）,QJ=PJ (D22-D12)/4;PJ余隙中的平均压力，当余隙中压力呈线性分布时，可近似地取PJ=P/2 （N）;D2阀座密封圈外径(mm)；Q1预紧密封力（N）,Q1=qmin (D22-D12)/4；qmin预紧所必需的最小比压，qmin=0.1P (MPa),并应保证qmin2MPa，弹性元件应根据Q1值的大小进行设计；Q2阀座滑动的摩擦力 （N）；Q2=d1（0.33+0.920d0P） d0阀座O型圈的横截面直径（mm）；0橡胶对金属的摩擦系数，0=0.30.4；有润滑时，0=0.15； R球体半径 (mm)；密封面对中心斜角（）；t球体与密封圈之间的摩擦系数，F-4：t=0.05；填充F-4：t=0.050.08；尼龙：t=0.15；填充尼龙：t=0.320.37；（2） Mt的计算Mt=Mt1+ Mt2Mt1V型填料及圆形片状填料的摩擦转矩Mt1= 0.6t ZhdT2P (N.mm) Z 填料个数；h 单个填料高度；dT阀杆直径（mm）；Mt2O型圈的摩擦转矩Mt2= 0.5dT2（0.33+0.920d0 P） (N.mm) ；d 0阀杆O型圈的横截面直径（mm）；(3) Mu的计算Mu=t（DT+ dT）3P/64 (N.mm)DT止推垫外径（mm）；(4) MC的计算MC=CdTd12P/8 (N.mm) c轴承与阀杆之间的摩擦系数，复合轴承：t=0.050.1； 浮动球阀的扭矩计算总扭矩M（Nmm）为：M=Mm+Mt+Mu式中 Mm球体与阀座密封圈间的摩擦扭矩（Nmm）； Mt阀杆与填料间的摩擦扭矩（Nmm）； Mu阀杆台肩与止推垫的摩擦扭矩（Nmm）；（1） Mm的计算Mm=QR（1+cos）t/2cos;Q浮动球阀的密封力（N）；Q= QMJ+Q1QMJ流体静压力在阀座密封面上引起的作用力（N）QMJ=(D1+D2)2P/16D1阀座密封面内径(mm)；D2阀座密封面外径(mm)；P流体压力(MPa)；Q1预紧密封力 （N）；Q1=21EFMJ/(D1+D2)(tg-2t) （N）；密封面对中心斜角（）；1阀座预压紧的压缩量（mm）； E阀座材料的弹性模量(MPa)，F-4：E=470800 MPa；尼龙：E =1500 MPa； FMJ阀座的横截面积 （mm）；t球体与密封圈之间的摩擦系数，F-4：t=0.05；填充F-4：t=0.050.08尼龙：t=0.15；填充尼龙：t=0.320.37；R球体半径 (mm)；密封面对中心斜角（）；（2） Mt的计算 Mt=Mt1+ Mt2 Mt1V型填料及圆形片状填料的摩擦转矩 Mt1= 0.6t ZhdT2P/2 (N.mm)