600PSI浮动球球阀设计开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告题目：600PSI浮动球球阀设计

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目录

一、毕业设计选题目的意义 (3)

二、国内外研究现状及发展方向 (4)

三、主要研究内容 (5)

四、设计思路及步骤 (5)

五、方案设计 (6)

六、设计进度安排及预期结果 (6)

七、主要参考文献： (7)

一、毕业设计选题目的意义

阀门是石油、化工、电站、长输管线、宇航以及海洋采油等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备。上述工业的发展和需要，推动了阀门工业的发展。近年来，在满足各方面高参数新要求的同时，对阀门的结构、材料和生产工艺等方面，对如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予以密切关注。因此，对阀门要求进一步严格控制内在质量。

自80年代我国改革开放至今，我国的化工行业得到了长足的发展，发生了翻天覆地的变化，化工设计行业也随之发生了很大的变化。由于国外先进技术的不断引进及国内化工技术开发力度的不断加大，化工产品种类不断增多，品种越来越齐全.随着国家经济水平的提高，化工设计行业对阀门制造业的要求也越来越高，尤其是对阀门的性能的可靠性、耐用性等要求越来越高。

球阀以其众所周知的特点，广泛应用于各种管路.系统的快速切断、改变介质流向和自动控制，可采用手动、电动或气动等驱动方式.国产球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通径范围内体积小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，驱动力矩也小，操作简便，易于实现快速启闭，已经成近十几年来发展最快的阀门品种之一。同时伴随着西气东输工程的全面开工，大尺寸、高密封性的球阀需求愈来愈大。据有关资料显示，在我国目前的阀门市场上，除了低压阀门已经达到国际市场能接受的水平外，高压阀门仍然要依靠进口。随着西气东输工程的逐步实施，工程对管道及阀门的需求将急剧增加。西气东输管道横贯我国东西，从新疆到上海历经九个省区市。天然气长输管线间隔一段距离需设置截断阀，主要目的是便于控制和当管道发生破坏时，及时关闭阀门，尽可能减少损失，防止事故。

大多数本土阀门企业与“西气东输”擦肩而过，除却大环境因素外，一些其他因素，诸如设备和技术落后，专业化程度低，市场规模小等因素也是制约阀门行业发展的瓶颈。由于在高端技术上与国外的大厂商仍有较大的差距，因此在今后一段时期内，产品技术将成为制约我国阀门产品发展的一个瓶颈。因此，提高阀门产品的水平和档次，是我国阀门行业今后发展要突破的首要问题。整个阀门行业的不景气，导致了我国阀门产品的落后，这是制约我国阀门产品发展的重要因素。

但是由于运输、安装、操作、保养和管理不善，造成阀门外部损伤和内漏的情况也时有发生，这不仅会对企业造成巨大的经济损失，同时还可能严重影响管道的安全运行。另外球阀不仅运用与长距离的输送装置之中，同时在城市中的分流节流的装置中也有广泛应用，对于在这样高密度人群之中的使用装置，对于其安全性将有一个更高的要求。而球阀的气压试验装置对于球阀的性能测试有着重要的意义，因为对于球阀质量的保证主要有三个方面。一是阀体水压性试验；二

是阀体气压性试验；三是装配时球体密闭性试验。气压试验压力应以能考核承压部件的强度，暴露其缺陷，但又不损害承压部件为佳。通常规定，承压部件在气压试验压力下的薄膜应力不得超过材料在试验温度下屈服极限的90％。而该装置将重点在于对于球阀的气密性进行检测，同时对于整个检测过程可以实现自动化或半自动化。同时该设备也属于压力容器，它的设计、制造、检验以及使用将严格参照相关国家与行业标准。球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。浮动球球阀结构简单，密封性好。这种结构被广泛用于中低压球阀。

二、国内外研究现状及发展方向

球阀是上世纪50年代问世的一种新型阀门。在短短的30多年里，球阀已发展成为一种主要的阀类，它在航空航天、石油化工、长输管线、轻工食品、建筑等许多方面都得到了广泛的应用。目前球阀最大公称通径已达3050mm，这是美国EscherWyss公司为田纳西州的一个泵站所提供的四台球阀，用作透平机出口的切断阀，设计压力为4.8Mpa。球阀的最高工作压力已达72Mpa，其相应温度高达1000℃。

球阀不仅在一般工业管道上得到了广泛应用，而且在核工业、宇航工业的液氧与液轻输送管线上普遍采用。

全塑料球阀近年来发展较快。其特点是：耐腐蚀、重量轻、成本低。西德一家阀门公司已制造通径为6的塑料球阀；美国Hill Maccanng公司制成一种含氟材料球阀，商业名称为Kynar，据称有高强度、优良的耐温与耐腐蚀性能，使用温度为<250℃。

同时随着时代的发展，进入21世纪以后，生产和制造技术有了显著优化提高，同时，技术人员大都通过计算机技术对产品进行研发设计和控制优化，在很大程度上提高了设计速度和更新周期。

目前，全球的控制阀市场如同大部分工业品一样被三个经济体瓜分，分别是美国为代表的北美经济体，以德国、英国、法国为代表的欧盟地区，和以日本为代表的亚太地区。

美国是全球最大的阀门供应商，其阀门协会有超过110家企业，年产值超过40亿美元。1984年就在中国开展业务的FIS玎讯控制阀由于进入中国较早，其产品已经成为中国教科书的样板。

德国在二战之后迅速恢复经济，其产品通过优良的质量迅速占领市场。德国阀门企业一般都属于专业性很强的公司，在某一类产品的研究、设计和制造方面都有自己的特色。

日本作为世界第二经济体，其阀类产品由于价格适中，质量较好，迅速占领了中国中低端市场。

目前我国关于球阀的生产企业大多规模小、科研能力弱，大多通过参考外国产品进行设计生产，其主要原因是技术投入资金不足，科研人员数量不足，所以在国内很多的大型工程招标中大多被外国阀门企业所垄断。阀门的最大用户是石化行业、电力部门、冶金部门、化工行业和城市建设部门。石化行业主要采用API标准的闸阀、截止阀和止回阀；电力部门主要采用电站用高温压闸阀、截止阀、止回阀和安全阀及一部分给排水阀的低压蝶阀、闸阀；化工行业主要采用不锈钢闸阀、截止阀、止回阀；冶金行业主要采用低压大口径蝶阀、氧气截止阀和氧气球阀；城市建设部门主要采用低压阀，如城市自来水管道主要采用的大口径闸阀，楼寓建设主要采用的中线蝶阀，城市供热主要采用的金属密封蝶阀等；输油管线主要采用平板闸阀和球阀；制药行业主要采用不锈钢球阀；食品行业主要采用不锈钢球阀等。由于用户需求的变化，阀门产品的市场走向也将发生相应的变化，在今后一段时间主要发展趋势如下：

1.随着石油开发向内地油田和海上油田的转移，以及电力工业由30万千瓦以下的火电向30万千瓦以上的火电及水电和核电发展，球阀产品也应依据设备应用领域变化应改变其性能及参相数；

2.城建系统一般采用大量低压阀门，并且向环保型和节能型发展，即由过去使用的低压铁制闸阀逐步转向环保型的胶板阀、平衡阀、金属密封蝶阀及中线密封蝶阀过渡，输油、输气工程向管道化方向发展，这又需要大量的平板闸阀及球阀；

3.电站的建设向大型化发展，所以需用大口径及高压的安全阀和减压阀，同时也需用快速启闭阀门；

4.针对成套工程的需要，阀门供应由单一品种向多品种和多规格发展。一个工程项目所需的阀门，由一家阀门生产厂家全部提供的趋势越来越大.

三、主要研究内容

浮动球球阀作为新型的阀门品种之一，关于球阀的设计方案十分稀少，此设计的主要研究内容包括对浮动球球阀结构设计。浮动球球阀的设计要求保证合适的强度与刚度，从而保证浮动球球阀的寿命和稳定性。本课题主要以DN为200mm，压力为600PSI的浮动球球阀，进行结构设计，强度校核，以及关键零部件的分析。课题的研究内容和方法主要是设计球阀结构并进行强度校核：通过设计手册对浮动球球阀的结构进行设计，主要包括阀体、阀杆、阀芯以及关键零部件的选用与设计，并对其受力分析，然后再确定材料后进行强度校核。

四、设计思路及步骤

首先确定球体的直径，确定球体与阀座之间的密封比压：必须计算出必需比压（为保证密封，密封面单位面积上所必需的最小压力）、需用比压（密封面