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1、会计学1椭圆椭圆(tuyun)调节阀改进设计方案调节阀改进设计方案第一页，共23页。n n根据根据PV=nRTPV=nRTn n推出推出PV=PV=（m/Mm/M）RTRTn n当当V=1 m3V=1 m3时，时，P=P=（/M/M）RT RT ：气体密度，：气体密度，kg/m3kg/m3n n所以所以(suy)=P M/RT(suy)=P M/RTn nM M为气体的摩尔质量，高炉煤气标态下为为气体的摩尔质量，高炉煤气标态下为30kg/kmol30kg/kmoln n=250000 x30/=250000 x30/（8314x3738314x373）=2.418 kg/m3=2.418 kg
2、/m3n n质量流量：质量流量：q=150 x2x1.3x2.418=943.02 kg/sq=150 x2x1.3x2.418=943.02 kg/sn n3 3、分析边界条件：、分析边界条件：n n 进口处边界条件为质量流量进口处边界条件为质量流量q=943.02 kg/sq=943.02 kg/s；n n 出口处边界条件为压力出口处边界条件为压力230000Pa230000Pa；n n 阀板工作角度：与水平方向成阀板工作角度：与水平方向成4545度夹角度夹角第2页/共23页第二页，共23页。4 4、分析结果：、分析结果：（1 1）中间截面）中间截面(jimin)(jimin)煤气速度流态
3、煤气速度流态第3页/共23页第三页，共23页。（2 2 2 2）端面流态图煤气）端面流态图煤气）端面流态图煤气）端面流态图煤气(miq)(miq)(miq)(miq)速度流态速度流态速度流态速度流态第4页/共23页第四页，共23页。三、原始设计方案三、原始设计方案三、原始设计方案三、原始设计方案 1 1 1 1、结构：、结构：、结构：、结构：阀体采用焊接结构，材料选用阀体采用焊接结构，材料选用阀体采用焊接结构，材料选用阀体采用焊接结构，材料选用Q345Q345Q345Q345；阀门内壁焊接耐磨衬板，；阀门内壁焊接耐磨衬板，；阀门内壁焊接耐磨衬板，；阀门内壁焊接耐磨衬板，衬板采用德国进口衬板采用
4、德国进口衬板采用德国进口衬板采用德国进口 （法奥迪（法奥迪（法奥迪（法奥迪6+46+46+46+4）,硬度硬度硬度硬度HRC60HRC60HRC60HRC60，阀板轴向断面焊接耐磨衬板；，阀板轴向断面焊接耐磨衬板；，阀板轴向断面焊接耐磨衬板；，阀板轴向断面焊接耐磨衬板；2 2 2 2、实际、实际、实际、实际(shj)(shj)(shj)(shj)使用效果：使用效果：使用效果：使用效果：我公司为宁波钢铁有限公司提供的椭圆调节阀我公司为宁波钢铁有限公司提供的椭圆调节阀我公司为宁波钢铁有限公司提供的椭圆调节阀我公司为宁波钢铁有限公司提供的椭圆调节阀2010201020102010年年年年121212
5、12月月月月1 1 1 1日正式运行，日正式运行，日正式运行，日正式运行，到到到到3 3 3 3月月月月10101010日检修时发现阀体整体状态良好，但阀体内壁局部出现磨损现象（如下图）。日检修时发现阀体整体状态良好，但阀体内壁局部出现磨损现象（如下图）。日检修时发现阀体整体状态良好，但阀体内壁局部出现磨损现象（如下图）。日检修时发现阀体整体状态良好，但阀体内壁局部出现磨损现象（如下图）。煤气冲刷(chngshu)严重部位 （倒三角形）黑线(hi xin)部位（内侧）为最严重部位，近距离看耐磨衬板已磨穿，抵达母板（照片一）（照片一）第5页/共23页第五页，共23页。（照片（照片(zhopin)
6、五）五）阀体内部阀体内部阀体内部阀体内部(nib)(nib)断面磨损情况断面磨损情况断面磨损情况断面磨损情况第6页/共23页第六页，共23页。6 6月月月月1 1日检修时发现阀体磨损严重，部分端面日检修时发现阀体磨损严重，部分端面日检修时发现阀体磨损严重，部分端面日检修时发现阀体磨损严重，部分端面(dunmin)(dunmin)耐磨衬板已经磨耐磨衬板已经磨耐磨衬板已经磨耐磨衬板已经磨掉。母体出现磨损，但还未磨穿，未出现泄露现象。磨损情况如下图：掉。母体出现磨损，但还未磨穿，未出现泄露现象。磨损情况如下图：掉。母体出现磨损，但还未磨穿，未出现泄露现象。磨损情况如下图：掉。母体出现磨损，但还未磨穿
7、，未出现泄露现象。磨损情况如下图：衬板与母板已经(y jing)分离（照片（照片(zhopin)一）一）第7页/共23页第七页，共23页。端面端面端面端面(dunmin)(dunmin)(dunmin)(dunmin)磨损情况磨损情况磨损情况磨损情况第8页/共23页第八页，共23页。第9页/共23页第九页，共23页。3 3、原因分析与总结：、原因分析与总结：从实际磨损情况和阀体流态分析图对比来看，分析图从实际磨损情况和阀体流态分析图对比来看，分析图中流速大的地方实际磨损严重。所以分析结果与实际情况基中流速大的地方实际磨损严重。所以分析结果与实际情况基本本(jbn)(jbn)吻合。吻合。造成阀体
8、耐磨衬板在短时间内严重磨损的原因分析主要造成阀体耐磨衬板在短时间内严重磨损的原因分析主要有以下几点：有以下几点：（1 1）高炉煤气湿法除尘系统的结构造成椭圆调节阀处的流速）高炉煤气湿法除尘系统的结构造成椭圆调节阀处的流速突变严重，从流态分析图中可看出，煤气流经阀板时产生速突变严重，从流态分析图中可看出，煤气流经阀板时产生速度突变，突变后速度在度突变，突变后速度在400m/s400m/s以上最大处达到以上最大处达到600m/s 600m/s。高炉除尘系统采用椭圆调节阀来调节炉顶煤气压力的结高炉除尘系统采用椭圆调节阀来调节炉顶煤气压力的结构容易造成较大的速度突变，对椭圆调节阀的磨损非常严重，构容易
9、造成较大的速度突变，对椭圆调节阀的磨损非常严重，目前国内还没有有效的解决方法。目前国内还没有有效的解决方法。第10页/共23页第十页，共23页。（2 2）椭圆阀水箱内的过滤孔板堵塞严重，孔板堵塞后造成）椭圆阀水箱内的过滤孔板堵塞严重，孔板堵塞后造成水量减少，水量对椭圆阀衬板防冲刷也有一定的保护作用，水量减少，水量对椭圆阀衬板防冲刷也有一定的保护作用，衬板寿命会受影响。如果水能均匀喷洒，那么阀体内衬板寿命会受影响。如果水能均匀喷洒，那么阀体内(t(t ni)ni)的磨损应该均匀，不会出现局部严重磨损现象。的磨损应该均匀，不会出现局部严重磨损现象。第11页/共23页第十一页，共23页。（3 3）耐
10、磨衬板厚度应该增加）耐磨衬板厚度应该增加 考虑到水箱过滤板局部堵死现象以及阀体内气体流速考虑到水箱过滤板局部堵死现象以及阀体内气体流速(li s)(li s)突变如此严重，耐磨衬板的厚度应该适量增加。突变如此严重，耐磨衬板的厚度应该适量增加。（4 4）耐磨衬板与母体焊接工艺性）耐磨衬板与母体焊接工艺性 阀体内壁耐磨衬板采用塞焊方法与母体相连，如果水箱阀体内壁耐磨衬板采用塞焊方法与母体相连，如果水箱局部堵死很容易出现阀体局部磨损，如果局部有一点磨损就会迅速局部堵死很容易出现阀体局部磨损，如果局部有一点磨损就会迅速扩展，造成大面积损坏。扩展，造成大面积损坏。阀板采用拼焊，衬板与母体贴合紧密，加上阀
11、板成圆弧阀板采用拼焊，衬板与母体贴合紧密，加上阀板成圆弧形气体流态稳定，因此磨损不严重。形气体流态稳定，因此磨损不严重。第12页/共23页第十二页，共23页。四、解决方案：四、解决方案：通过上述分析，如何提高阀体内壁的耐磨性通过上述分析，如何提高阀体内壁的耐磨性成为本次设计的关键。为此我们通过研究分析分别从结成为本次设计的关键。为此我们通过研究分析分别从结构（衬板厚度选择）和耐磨衬板焊丝药芯成分的选择上构（衬板厚度选择）和耐磨衬板焊丝药芯成分的选择上进行优化设计。进行优化设计。（一）结构优化（一）结构优化 根据流态分析图以及实际观察结果，阀体内根据流态分析图以及实际观察结果，阀体内过水板处和阀
12、体端面圆盖板处磨损严重过水板处和阀体端面圆盖板处磨损严重(ynzhng)(ynzhng)，其，其它部位磨损情况相对不太严重它部位磨损情况相对不太严重(ynzhng)(ynzhng)，因此，因此2 2块过水块过水板和两个端面圆盖板采用整体耐磨衬板法奥迪板和两个端面圆盖板采用整体耐磨衬板法奥迪30+15 30+15（基体（基体Q345Q345），阀体侧壁上下，阀体侧壁上下4 4块板及侧面圆孔板采用块板及侧面圆孔板采用整体耐磨衬板法奥迪整体耐磨衬板法奥迪30+10 30+10（基体（基体Q345Q345）。阀板采用。阀板采用25mmQ34525mmQ345钢板钢板+（8+88+8），衬板采取拼焊方式
13、焊接在在基），衬板采取拼焊方式焊接在在基体上。体上。第13页/共23页第十三页，共23页。30+1530+1025+8+8第14页/共23页第十四页，共23页。（二）耐磨堆焊（二）耐磨堆焊(du hn)(du hn)层焊丝药芯材料的优化选择层焊丝药芯材料的优化选择 要求采用要求采用VAUTID-100MoVAUTID-100Mo药芯焊丝。药芯焊丝。焊材硬度值：第一层堆焊焊材硬度值：第一层堆焊(du hn)(du hn)层约层约58-62HRC58-62HRC 第二层堆焊第二层堆焊(du hn)(du hn)层约层约60-60-63HRC63HRC 第三层堆焊第三层堆焊(du hn)(du hn
14、)层约层约63-63-66HRC66HRC 原焊丝采用原焊丝采用VAUTID-100VAUTID-100药芯焊丝。药芯焊丝。焊材硬度值：第一层堆焊焊材硬度值：第一层堆焊(du hn)(du hn)层约层约56-60HRC56-60HRC 第二层堆焊第二层堆焊(du hn)(du hn)层约层约58-58-62HRC62HRC 第三层堆焊第三层堆焊(du hn)(du hn)层约层约60-60-63HRC63HRC 如采用如采用VAUTID-100MoVAUTID-100Mo药芯焊丝表面硬度约药芯焊丝表面硬度约63-66HRC63-66HRC，其耐磨，其耐磨度提高度提高30%-60%30%-60
15、%。第15页/共23页第十五页，共23页。（三（三 ）优化结果分析）优化结果分析 1 1、先前、先前VAUTID-100VAUTID-100药芯焊丝硬度约药芯焊丝硬度约60HRC 60HRC，现采用，现采用VAUTID-100MoVAUTID-100Mo药芯焊丝药芯焊丝表面硬度约表面硬度约63-66HRC63-66HRC，其耐磨度提高，其耐磨度提高30%-60%30%-60%，2 2、根据、根据6+46+4使用使用3 3个月出现磨损，依此推断个月出现磨损，依此推断30+1530+15使用寿命可达到使用寿命可达到1 1年左右；年左右；由于采用整体衬板，避免了衬板与母体贴合不紧密一旦出现局部磨损便
16、由于采用整体衬板，避免了衬板与母体贴合不紧密一旦出现局部磨损便很快扩展的现象很快扩展的现象(xinxing)(xinxing)，这样能够大大提高阀体的耐磨性能。，这样能够大大提高阀体的耐磨性能。3 3、综合以上、综合以上2 2点分析其使用寿命可达到点分析其使用寿命可达到1 1年半以上。年半以上。第16页/共23页第十六页，共23页。五、阀体受力分析：五、阀体受力分析：（1 1）分析条件：）分析条件：材料：材料：Q345Q345 机械性能：机械性能：屈服强度屈服强度325MPa325MPa，破坏，破坏(phui)(phui)强度强度470630MPa470630MPa。阀体试验压力：阀体试验压力
17、：0.3MPa 0.3MPa 水箱试验压力：水箱试验压力：0.75MPa0.75MPa 阀体壁厚：阀体壁厚：3030（板厚）（板厚）mmmm第17页/共23页第十七页，共23页。（2 2）应力）应力(yngl)(yngl)分析结果：分析结果：第18页/共23页第十八页，共23页。（3 3）变形分析）变形分析(fnx)(fnx)结果：结果：第19页/共23页第十九页，共23页。（4 4）分析结果：）分析结果：阀体内受力最大处为圆法兰螺纹孔处阀体内受力最大处为圆法兰螺纹孔处49.5 MPa 49.5 MPa，此处为应力集中，可不予考虑。圆法兰边缘和水箱与主体连接此处为应力集中，可不予考虑。圆法兰边
18、缘和水箱与主体连接处隔水板边缘，属于应力比较大的地方，一般在处隔水板边缘，属于应力比较大的地方，一般在35 MPa 35 MPa 以下以下(yxi)(yxi)。当采用铸造当采用铸造ZG40Mn2ZG40Mn2时分析得最大应力为时分析得最大应力为75MPa75MPa，最，最大变形为大变形为0.175mm0.175mm，最小安全系数为，最小安全系数为5.35.3；当采用焊接结构时最；当采用焊接结构时最大应力为大应力为49.5 MPa49.5 MPa，最大变形为，最大变形为0.18mm0.18mm，最小安全系数为，最小安全系数为6.956.95 结果表明焊接结构的强度不小于铸件结构。结果表明焊接结构
19、的强度不小于铸件结构。第20页/共23页第二十页，共23页。六、总结六、总结 通过上述分析我们确定最终方案为：阀体中，通过上述分析我们确定最终方案为：阀体中，2 2块过水板和块过水板和两个端面圆盖板采用整体耐磨衬板法奥迪两个端面圆盖板采用整体耐磨衬板法奥迪30+15 30+15（基体（基体Q345Q345），阀体侧壁），阀体侧壁上下上下4 4块板及侧面圆孔板采用整体耐磨衬板法奥迪块板及侧面圆孔板采用整体耐磨衬板法奥迪30+10 30+10（基体（基体Q345Q345），），阀板采用阀板采用25mmQ345+25mmQ345+（8+88+8）耐磨衬板，衬板分块拼焊在母体上。阀体的）耐磨衬板，衬板
20、分块拼焊在母体上。阀体的使用寿命预计在使用寿命预计在1 1年半以上。年半以上。为保证椭圆调节阀正常为保证椭圆调节阀正常(zhngchng)(zhngchng)使用，建议提高浊环水使用，建议提高浊环水的清洁度，以保证更好的除尘效果及提高阀体的使用寿命。的清洁度，以保证更好的除尘效果及提高阀体的使用寿命。由于耐磨衬板厚度的增加造成制造成本的增加。经估算单台由于耐磨衬板厚度的增加造成制造成本的增加。经估算单台阀门增加成本约阀门增加成本约1515万元左右。万元左右。第21页/共23页第二十一页，共23页。结结 束束 ！第22页/共23页第二十二页，共23页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第23页/共23页第二十三页，共23页。