阀门操作转矩计算方法

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。

阀门扭矩计算公式
阀门扭矩是指在阀门关闭或打开时需要施加的旋转力矩。

正确计算阀门扭矩非常重要，因为过小的扭矩可能导致阀门未能完全关闭，而过大的扭矩则可能损坏阀门。

阀门扭矩的计算公式如下：
T = F × L
其中，T是阀门扭矩，单位为牛·米（N·m）；F是阀门作用力，单位为牛（N）；L是阀门操作杆长度，单位为米（m）。

阀门作用力可以通过测量阀门所受的最大压力来计算。

如果阀门工作在液体介质中，则阀门作用力等于液体压力乘以阀门作用面积。

如果阀门工作在气体介质中，则阀门作用力等于气体压力乘以阀门作用面积。

阀门操作杆长度是指从阀门轴心到操作手柄末端的距离。

这个距离必须在计算扭矩时考虑到。

在实际应用中，还需要考虑其他因素，例如阀门的摩擦力、阀门材质的强度等。

因此，在计算阀门扭矩时，应该根据具体情况进行调整。

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阀门开关力矩计算本文介绍的是一篇关于阀门力矩计算方面的文章，通过这次阀门力矩的计算，我收获的不仅仅是一个算法，还包括信息的查找、跨部门的沟通等，下面简要的介绍一下阀门计算： 1、 背景某电站阀门开关过程中有卡涩现象。

本文对闸阀的开、关力矩进行计算，以确认现有电动头额定输出力矩是否在设计范围内。

2、 计算方法适用范围计算方法来自于EDF 关于V 、W 、C 以及S 型电动机械化隔断阀定尺寸的意见书及其检验，经和国内阀门设计计算手册对比，原理基本一致。

本文中需要校核的阀门均是带弹簧的平行双闸板闸阀，即是EDF 计算方法中的“V ”型阀门。

3、操作力矩的确定操作力矩由下式计算,F tT RQ C式中，Q t 为关闭阻力；R 为远距离控制效率；T F 为阀杆系数。

Q t =（Q 1+Q 2+Q 3+Q 4-Q 5）×C RQ 1为压差引起的阀瓣与阀座间的摩擦力，且包括了活塞力Sp ； Q 2为阀杆力；Q 3为填料在阀杆上引起的摩擦力；Q 4为保证密封所需的力（对平行闸板阀，此项为0）； Q 5为活动件重量(相对于阀杆推力，可忽略)； C R 为扭矩反作用系数，此系数接近1。

阀杆系数按下式计算。

Rmtg tg T F βμαβμαcos 1cos 22⋅-+=其中，Rm ，螺纹平均半径tg α，螺线斜度=螺距/(2πRm)tg β，螺纹斜度（2β，梯形螺纹的牙形角，本报告β=15°） μ2，阀杆螺纹摩擦系数：0.15 α，梯形螺纹升角（°）4、 计算裕度确定为了考虑设计所涉及的不确定性，计算时留有一定的裕量，这些不确定性主要包括以下三点：（1） 转矩限制器的调节；（2） 阀瓣阀座摩擦，控制机构摩擦； （3） 弹性闸板闸阀的定位力；考虑到以上这些因数，计算采用的裕量为：平行双闸板闸阀取20%。

5、阀门力矩适用公式“V ”类平行闸板阀如果1.5×P MS ≤100 bar ，公式一：2.1]10)(4)2)2(4(4.0[22⋅⋅⋅+++++∆=h D S P D FR S P D R T Cma t p fonc t p s F πππ如果1.5×P MS ＞100 bar ，公式二2.1]101005.1)(4)2)2(4(4.0[22⋅⋅⋅⋅+++++∆=h D P S P D FR S P D R T Cma t MS p fonc t p s Fπππ其中，FR 为弹簧引起的力，这个值依照阀的公称直径而定。

350FJ547Y-220I阀杆力矩重力计算序号计算数据名称符号公式单位1 阀瓣重力G G=mg N 23522 阀瓣质量m Kg 2403 重力加速度g m/s2 9.8平衡力计算1 平衡力F P F P=P(S-Sg) N1694337.8872 设计压力P 设计给定MPa 223 平衡腔直径Dp设计给定mm 3224 阀杆直径D F 设计给定mm 755 平衡腔截面积S ΠDp2/4 mm 2 81433.223176 阀杆截面积Sg ΠD F 2/4 mm 2 4417.864669盘根填料与阀杆的摩擦力1 阀杆与填料的摩擦力F T1 F T1=1.2πPD F ZH J fN65313.711272 设计压力P 设计给定Mpa 223 阀杆直径DF设计给定mm 754 单圈填料与阀杆的接触高度H J设计给定mm105 填料圈数Z 设计给定个76 填料与阀杆的摩擦系数f 设计给定0.15盘根填料与阀瓣的摩擦力1 阀瓣与填料的摩擦力F T2 F T2=1.2πPD F ZH J f N238861.57262 设计压力P 设计给定Mpa 223 阀瓣直径D F设计给定mm 3204 单圈填料与阀瓣的接触高度H J设计给定mm 105 填料圈数Z 设计给定个 66 填料与阀杆的摩擦系数f 设计给定0.157 密封力F MF 密封比压中已计算N165814.96238 密封面上介质静压力F MJ密封比压中已计算N1570678.124防转块与导向槽的摩擦力1 防转块与导向槽的摩擦力F'JF'J=F MF+F MJ+F T1+FT2/(R/F j R FM-1)N19658.668632 计算半径R 设计给定mm 150.53 防转键中摩擦系数Fj 设计给定0.24 关闭时阀杆螺纹的摩擦半径R FM查实用机械设计手册表3-16mm 7.181 关闭瞬间阀杆总轴向力F'FZ F'FZ=F MF+F MJ+F T1+FT2+F'J-G-F PN363637.15212 关闭时阀杆螺纹的摩擦力矩M'FL M'FL=F'FZ×R FM N·mm2610914.7523 关闭时阀杆螺纹的摩擦半径R FM查实用机械设计手册表3-16 mm7.184 关闭时阀杆最大转矩M'FZ M'FL/1000N·mm2610.9147525 R FM R FM=0.5d2tan(αL+ρL)cm0.9840812886 阀杆螺纹的螺纹升角αLαL=arctan(p/πd2)1.5659631457 ρL ρL=arctan(f L) 0.1683901 578 螺纹摩擦系数f L查表 9-3 0.179 螺距P设计给定mm 1010 螺纹中经d2查实用机械设计手册表3-16mm 65。

式中：Q d -------动水作用力(N)g--------重力加速度9810mm/s 2 λa ------蝶板开度为α角时的动水力系数，查表得 H------计算升压在内的最大静水压头 ξa-----蝶板开度为α角时的流阻系数，查表得 ζ0-----蝶板全开时的流阻系数，查表得 V 0-------全开时介质的流速(mm/s)H 按下式计算：Q C =Q d =(2*10-8*g*λa *H*D 2)/(ξa-ζ0+2*g*H/V 02)M M ≈4q M *R*b M *f M *(h 2+R 2)0.5式中：h-------阀杆与蝶板中心的偏心距(mm)M C 按下式计算M C =1/2*Q C *f C *d F式中：Q C ------作用在阀杆轴承上的载荷(N) f C -------轴承的摩擦系数d F --------阀杆直径或轴承内径(mm)当蝶板处于密封状态时，Q 计算如 Q=3.14/4*D 2P 式中：D------蝶板直径(mm)当蝶板处于启闭过程中，Q 计算如(2)对偏置蝶板MM 按下式计 Mj---------静水力矩(N.mm),阀杆垂直安装时Mj=0 Md---------动水力矩(N.mm)计算蝶阀在关闭或开启过程中的阀杆力矩时，M M =0,M j =0,对于关闭过程中Md 为正值，开启过程为负值M m 分两种情况计算如下：(1)对中心对称蝶M M =4q M *b M *f M *R 2式中：q M --------密封比压(Mpa)，对橡胶密封圈q=(0.+0.6p)/(b m )0.5 b M ------密封面的接触宽度(mm) f M -------密封面的摩擦系数，对橡胶密封圈，f=0.8-1.0 R------蝶板的密封半径(mm) M T ------------密封填料的摩擦力矩(N.mm)二.蝶阀阀杆力矩M D =M M +M C +M T +M j +M d式中：M D --------蝶阀阀杆力矩(N.mm) M M-----------密封面间摩擦力矩(N.mm) M C --------阀杆轴承的摩擦力矩(N.mm)公称通径b m R f M q M M M h M M 偏心10030500.90.10955295773034492.41253062.50.90.1095546214.13051262.215030750.90.1095566548.33071674.71753087.50.90.1095590579.63095755.6200301000.90.1095511830830123517300301500.90.1095526619330271465350301750.90.1095536231930367604400302000.90.1095547323230478527500302500.90.1095573942630744730600303000.90.109551064773301070083700303500.90.109551449274301454588800304000.90.109551892929301898246900304500.90.1095523957383024010561000305000.90.1095529577023029630211200306000.90.1095542590913042644111500307500.90.10955665482930666015120003010000.90.109551.2E+07301.2E+07公称通径D Q Cf cd F M C 10010078500.15201177512512512265.60.152018398.415015017662.50.152533117.2M M ≈4q M *R*b M *f M *(h 2+R 2)0.5二.计算M CM C =1/2*Q C *f C *d F Q C =3.14/4*D 2P 2.对偏置蝶板式中：Q------流量(m 3/h) A------管子截面积(m 2) t-------关阀时间（s)M d 按下式计算：M d =(2*10-9*g*μa *H*D 3)/(ξa-ζ0+2*g*H/V 02)式中：μa------蝶板开度为α角时的动水力距系数，查表 Md 的最大值通常在α=600-800范围内一.计算M M1.对中心对称蝶板M M =4q M *b M *f M *R 2q M =(0.+0.6p)/(bm)0.5 p=1MPa △H=9.8*104*(p+△p)式中：△p------由于水锤作用在阀前产生的压力升值按下式计算：175********.60.152545076.2200200314000.152558875300300706500.152814836535035096162.50.15302163664004001256000.15302826005005001962500.15355151566006002826000.15408478007007003846500.154512981948008005024000.154516956009009006358500.15452145994100010007850000.155029437501200120011304000.155042390001500150017662500.155066234382000200031400000.1550 1.2E+07公称通径MMM M 偏心M C M D 中心对称M D 偏置N*M N.M 最终数据1002957734492.4117754135246267.446.2674362.46112546214.151262.218398.464612.569660.769.6606894.0419********.371674.733117.299665.5104792104.7919141.46917590579.695755.645076.2135656140832140.8318190.12320011830812351758875177183182392182.3923246.23300266193271465148365414558419830419.8298566.77350362319367604216366578684583969583.9694788.359400473232478527282600755832761127761.12651027.52500739426744730515156125458212598871259.8871700.8560010647731070083847800191257319178831917.8832589.14700144927414545881298194274746827527822752.7823716.26800189292918982461695600358852935938463593.8464851.69900239573824010562145994454173245470504547.056138.521000295770229630212943750590145259067715906.7717974.141200425909142644114239000849809185034118503.41111479.615006654829666015166234381.3E+07 1.3E+0713283.5917932.82000 1.2E+07 1.2E+07 1.2E+072.4E+07 2.4E+0723611.1331875计算后的M D 按一般原则再乘以系数1.25-1.35蝶板扭矩M D （注：M M ,M M 偏心是按p=1MPa 计算,可根据不同介质压力乘以相应p)例：p=2MPa ,则M M ,M M 偏心乘以2再各与M C 相加即为相应蝶板扭矩。