闸阀设计计算说明书

技术规格书1范围 (3)2术语和定义 (3)3项目总体要求 (3)4规范性引用文件 (3)5供货范围及界面 (5)6输送介质物性及气象资料 (5)7技术要求及结构 (7)8材料 (8)9检验和测试 (9)10备品、备件及专用工具 (10)11铭牌 (10)12涂层、包装和运输 (11)13提交文件 (12)14技术服务 (13)15验收 (13)16售后服务 (14)17保证和担保 (14)范围本技术条件规定了用于井区天然气地面集输工程的闸阀在设计、制造、材料、测试、检验、运输和验收等方面的最低要求。

2术语和定义本技术条件用到的名词定义如下：业主：项目投资人或其委托的管理方。

设计：承担项目工程设计任务的设计公司或组织。

供货商：是指按照本技术条件的要求为业主设计、制造、提供成套设备/材料的公司或厂家;技术规格书：业主和设计提供的完整的技术规定，包括技术要求、数据单、技术评分表；技术条件：各工程项目通用并统一的技术要求；数据单：是指根据各工程项目实际情况，填入的用于订货的参数；技术评分表：技术评分表是招标投标过程中通用的技术组评分标准；质保期:是指供货商承诺的对所供产品因质量问题而出现故障时提供免费维修及保养的时间段。

3项目总体要求3.1质量承诺供货商应对所供闸阀及其配件产品的设计、制造、供货、检查和试运负有全部责任，保证所提供闸阀及其配件产品满足国家和行业有关标准和规范以及技术条件的要求。

闸阀及其配件产品有选用的材料和零件应该是全新的、高质量的，不存在任何影响到性能的缺陷。

业主使用时发生性能不合格等质量问题和运输中出现问题，供货商要赔偿由此带来的所有损失和费用。

要求供货商对上述情况做出保证。

在业主选用设备适当和遵守保管及使用规程的条件下，在质保期内闸阀及其配件产品因供货商设计、制造质量而发生损坏和不能正常工作时，供货商应该免费为业主更换或者修理，造成业主人身和财产损失的，供货商应对其予以赔偿。

供货商应从系统长周期运行的角度来统筹设计、选择、制造和供应，以及提供售后服务和技术支持，应利用目前最适当的技术确保闸阀的安全可靠运行。

目录阀体壁厚验算 (1)密封面上总作用力及计算比压 (2)闸板强度验算 (3)阀杆强度验算 (4)中法兰螺栓强度验算 (5)阀体中法兰强度验算 (6)流量系数计算 (7)参考资料1、GB/T 12234……………………………………………法兰和对焊连接钢制闸阀2、JB/T 79.2………………………………………………凹凸面整体铸钢管法兰3、GB/T 12221……………………………………………阀门结构长度4、机械工业出版社………………………………………《机械设计师手册》5、机械工业出版社………………………………………《实用阀门设计手册》说明1、以公称压力作为计算压力2、对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整数，已具裕度3、涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取4、适用介质为水、油、气等介质5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍7、管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力-1-6 密封面上密封力 Q MF πq MF (D MN +b M ) b M92692.8 N 7 密封面必需比压 q MF 《实用阀门设计手册》10 MPa 8 密封面计算比压 qQ MZ ／π(D MN +b M ) b M68.3 MPa 9 密封面许用比压〔q 〕 《实用阀门设计手册》150 MPa结论： 〔q 〕≥q ≥q MF 合格型 号DN350 Z40H-64简图零件名称 闸 板 材料牌号 WCB 计算内容 闸板强度验算根 据 《阀门设计计算手册》 序号 计算数据名称符号公 式数 值 单位1 中心处弯曲应力 σW KPD MP 24(S B -C)2115.4 MPa 2 计算压力 P 设计给定 6.4 MPa 3 密封面平均直径 D MP D MN +b M 328 mm 4密封面内径D MN设计给定298mm5 密封面宽度b M设计给定30 mm6 闸板厚度S B设计给定46 mm7 附加厚度 C 设计给定 2 mm8 系数K 设计给定(按自由周边) 1.249 许用弯曲应力〔σW〕《实用阀门设计手册》120 MPa结论：〔σW〕≥σW合格型号DN350 Z40H-64 简零件名称阀杆材料牌号2Cr13计算内容阀杆强度验算根据《阀门设计计算手册》序号计算数据名称符号公式数值单位1 关闭时阀杆总轴向力Q FZ′K(Q MJ+Q MF) +Q P+Q T68540.637 N2 开启时阀杆总轴向力Q FZ″K(Q MJ+Q MF) -Q P+Q T41370.845 N3 阀杆最大轴向力Q FZ=Q FZ′68540.637 N4 摩擦系数K 设计给定0.055 密封面处介质作用力Q MJπP (D MN+b M)2／4 540502.0N6 密封面上密封力Q MFπq MF(D MN+b M) b M92692.8N7 阀杆径向截面上介质作用力Q PπPd F2／4 13584.896 N-6-。

明杆楔式单闸板钢制闸阀设计说明书（设计型号：Z41H-40(DN200)闸阀）任务书：一、课题名称：系列阀门设计---机械设计及工艺二、设计主要内容：阀门作为管道系统中的一个重要组成部分，应保证安全可靠地执行管道系统对阀门提出的使用要求。

其零部件结构和装配关系可以通过Ug软件来绘制阀门的三维零件图并进行装配，从而辅助完成阀门设计。

(一).本次设计任务：设计标准：根据标准GB12234《通用阀门法兰和对焊连接钢制闸阀》设计系列：低压小口径系列闸阀设计型号：Z41H-40(明杆楔式单闸板钢制闸阀)介质工作压力为：PN4.0Mpa 公称通径要求：DN250mm介质的工作温度：t≤420︒C。

操作方法：手轮直接操作。

与管道连接形式：法兰连接,采用GB9113.5标准。

管道介质：为水、油品。

(二)设计内容如下：1．Z41H-40阀门结构设计阀体、闸板、阀座、压盖、手轮、螺柱、六角螺母、活节螺栓、圆柱销等的结构设计2．计算工作量⑴.闸阀的密封副设计，以确定密封副的材料及宽度。

⑵.阀体与阀盖的设计。

⑶.中法兰的设计，主要内容有：确定法兰型式和密封面型式；选择垫片材料型式和尺寸；确定螺栓直径与数量。

⑷.阀杆的强度计算。

⑸.阀杆的稳定性校核。

(三)、总体设计；Z41H-40阀门（PN4.0Mpa DN250mm）二、三维装配图三、毕业设计基本要求1．具有查阅文献、综合分析、合理选用标准的能力2．熟练使用UG软件进行产品的零件、装配建模设计。

3．能独立拟定设计方案，编写设计说明书。

4．运用学过的理论知识，采用工程分析计算方法，完成设计中的计算工作。

5．翻译不少于5000 字的外文资料四、课题的准备工作1、阀门资料收集;2、UG下阀门3D设计；3、翻译不少于5000 字的外文资料;六、参考文献：1、《机械工程手册》第14卷《通用机械》作者：沈鸿2、《中国机械工业标准汇编》阀门卷 -------中国标准出版社3、《阀门设计手册》杨源泉 --------机械工业出版社4、《阀门制造工艺》作者：沈阳阀门研究所----------机械工业出版5、《阀门设计与计算》6、《阀门》杂志2001年第一期《UT软件在系列化阀门产品设计中的应用中英文摘要:[摘要]：阀门在国民经济的各个部门中有着广泛的应用。

闸阀基础知识与设计计算目录1. 闸阀基础知识 (3)1.1 闸阀的定义与类型 (3)1.1.1 传统闸阀 (4)1.1.2 电动或电磁控制闸阀 (5)1.1.3 球形闸阀 (6)1.2 闸阀的工作原理 (7)1.3 闸阀的结构特点 (8)1.3.1 闸板及其运动方式 (9)1.3.2 阀门体和阀座 (11)1.3.3 阀杆和操作机构 (12)1.4 闸阀的安装与维护 (14)1.4.1 安装步骤 (15)1.4.2 维护要点 (16)2. 闸阀设计计算 (17)2.1 闸阀的流体力学计算 (18)2.1.1 流体阻力计算 (19)2.1.2 流体冲击动能计算 (20)2.2 闸阀的强度与稳定性计算 (22)2.2.1 材料选择与机械性能 (24)2.2.2 阀体与闸板的强度计算 (24)2.2.3 阀杆与操作机构的稳定性分析 (26)2.3 闸阀的 sealing (28)2.3.1 密封原理 (29)2.3.2 密封材料与密封圈的选择 (30)2.3.3 密封性能测试与评估 (31)3. 闸阀制造商与选择指南 (33)3.1 行业内闸阀制造商 (34)3.2 闸阀选择需要考虑的因素 (35)3.2.1 流体类型与系统工况 (37)3.2.2 压力等级与温度范围 (38)3.2.3 控制系统与自动化需求 (39)3.3 闸阀性能评估与验证 (40)4. 闸阀应用实例 (42)4.1 供水系统中的闸阀应用 (43)4.2 石油和天然气工业中的闸阀应用 (45)4.3 化工与制药行业的闸阀运用 (46)4.4 新能源与可再生能源系统中的闸阀应用 (47)5. 法规与标准 (49)5.1 闸阀的国际与国家标准 (50)5.2 闸阀的设计与施工规范 (51)5.3 闸阀的使用与维护规范 (52)6. 闸阀市场与发展趋势 (53)6.1 全球闸阀市场分析 (54)6.2 技术创新与市场驱动因素 (56)6.3 未来展望与行业发展趋势 (57)7. 参考资料与文献 (58)7.1 闸阀设计与应用相关的专业书籍 (59)7.2 行业标准与规范 (60)7.3 学术论文与技术报告 (61)1. 闸阀基础知识闸阀是一种常用的截断流体设备，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业。

编号：LN/JSS-Z-4-150设计计算书名称：美标楔式闸阀型号：Z40H-150Lb口径：NPS 4"编制：审核：批准：浙江力诺阀门有限公司目录：1.阀体壁厚验算T12.阀座密封面上总作用力及计算比压M13.阀杆强度验算G1-14.阀杆头部强度验算G35.阀杆稳定性验算G46.闸板厚度验算B17.中法兰连接螺栓常温时强度验算S18.中法兰连接螺栓初加温时强度验算S29.中法兰连接螺栓高温时强度验算S310.阀体中法兰强度验算F111.阀盖强度验算I112.支架强度验算J213.手轮总扭矩及圆周力L114.填料压板强度验算Y115.阀杆螺母梯形螺纹强度验算W116.活节螺栓强度验算17.螺栓孔销轴剪切强度验算18.流量系数的计算19.附录型号4”Z40H-150Lb零件名称阀体材料牌号ASTM A216 WCB 计算内容壁厚零件名称阀座材料牌号ASTM A105计算内容密封比压结论qmf<q<[q] 故合格零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a 计算内容强度、操作力零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a计算内容强度、操作力结论 1. σL< [σL]，σy< [σy] ，τN< [τN] ,σ∑< [σ∑] 故合格。

2. 工作压力随工作温度而改变的比值比相应温度下材料许用应力改变的比值为大，故不进行高温核算。

零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a计算内容阀杆头部强度验算结论: 1. τ<[τ]，故合格。

2. 工作压力随工作温度而改变的比值比相应温度下材料许用应力改变的比值为大,故不进行高温核算.。

零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a 计算内容阀杆稳定性验算零件名称阀杆材料牌号ASTM A182 F6a计算内容阀杆稳定性验算结论: 1. λ<λ0不进行稳定性验算。

2. λ0<λ<λL，σy<[σy]为稳定性合格。

目录一、设计基本参数 (2)1、型号 (2)2、执行标准 (2)3、阀门结构 (2)二、计算过程 (2)1、密封面比压的验算 (2)2、阀体最小壁厚计算 (3)①、查表法 (3)②、计算法 (3)3、闸板的计算 (3)4、阀杆得强度计算 (4)5、阀杆头部强度验算 (6)6、阀杆稳定性验算 (7)7、中法兰连接螺栓 (7)7。

1常温时强度验算 (7)7。

2中法兰连接螺栓初加温时强度验算 (9)7。

3中法兰连接螺栓高温时强度验算 (10)8、阀体(中法兰)强度验算 (11)9、阀盖的强度验算 (13)10、阀盖支架(T型加强筋） (14)11、手轮总扭矩及圆周力 (16)参考文献 (18)一、 设计基本参数：1、型 号：80Z40H —402、执行标准：阀门设计按照GB/T 12234-2007年的规定; 阀门法兰按照GB/T 9113.1—4的规定; 阀门结构长度按照GB/T 12221的规定； 阀门试验与检验按照GB/T 13927的规定；3、技术参数：①、公称尺寸DN:80 ②、公称压力PN ：40 ③、适用温度范围：≤350℃ ④、介质化学性能:水、蒸汽、油品. 4、阀门结构：①、密封副结构：环状密封 ②、中法兰结构：凹凸面 ③、阀杆结构：明杆二、 计算过程： 1、密封面比压的验算1、密封面比压计算公式：-—-—---④ 式中：阀座密封面内径d= 80 mm ； 阀座密封面宽度bm= 10 mm; 2、出口端阀座密封面上的总作用力: 式中：作用在出口密封面上的介质静压力：2MJ Q =0.785(d+bm)P = 25446.90 N ；①)()(MPa bmbm d Q q MZ+=π)(N Q Q QMJ MF MZ+=密封面上达到必需比压时的作用力：MF MF Q =(d+bm)bmq π= 21205。

75 N ；②代入得:MZ Q = 21205。

75 N; 代入④得：q= 16。

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=F×P×K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。

阀门系数表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3、计算阀门阀杆的总推力(Kgf)，即ΣP=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)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=F×P×K=(1)×(2)(×3)=78.540×40×0.45=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。