23往复泵压力波动及球阀设计

往复泵压力脉动分析及球阀设计改进

摘 要：根据活塞（柱塞）与介质间的加速和减速运动不匹配，会产生“脱流”和“水击”现象，从而加剧液缸内压力的波动。通过计算对比TEC 公司TRIDO 泵相关球阀尺寸，对公司3SNS 球阀进行改进设计。

关键词：往复泵 压力波动 球阀设计

引进生产法国TEC 公司TRIDO 泵，在出厂检测试验中，注意到该泵的压力波动小于0.1MPa ，数据结果优于3SNS 。

一般来讲，所有往复泵由于曲柄连杆机构带动活塞（柱塞）不等速运动传递给被输送的介质，使得介质在泵的吸入和排出过程中产生加速和减速运动，活塞（柱塞）与介质间的加速和减速运动不匹配，产生“脱流”和“水击”现象，从而加剧液缸内压力的波动[1]。

考虑3SNS 阀座孔流速是否适合。

3SNS 阀座孔流速2max 4tz k k Q V d n ⨯=⨯=0.65m/s ，与推荐值V kmax =1~1.5 m/s [1]相差较大，而TRIDO 泵阀座孔流速V kmax =1.62 m/s 。

根据公式K d =，3SNS 阀座孔直径在

21.7 ~ 26.6 mm。而3SNS阀座孔直径为33mm。

在3SNS原有的球阀座及球阀罩的设计基础上，计算选取三组阀组，并做清水试验，清水试验见表一。在钢球升程计算中，运用文献[2]中的公式来计算的。

从表一中可看出，前两组改进后的球阀组在压力波动上和TEC公司TRIDO泵相同，比原来的3SNS球阀组在压力波动方面有很大的改善。最后一组的效果不好，分析原因是h/d k=0.27大于推荐值0.1~0.25范围[1]，泵阀的运动不稳定（TRIDO泵h/d k=4.5/23.8=0.189）。

根据试验结果，并考虑到3SNS注浆泵应用工况复杂，采用钢球直径为38.1一组球阀组，在锦屏水电站“1670m层帷幕试验6区”进行水灰比0.5:1灌浆施工，在

灌浆保压5MPa一小时内，压力波动小，完全满足施工工艺要求，从而解决3SNS注浆泵原有压力波动大的缺陷。

结束语：目前减小压力脉动主要途径是改变腔体的内部结构，但如何改进，没有成熟的理论或经验[3]。通过与TRIDO泵对比计算，对3SNS球阀组进行改进设计实验，这对3SNS腔体的内部结构，使性能进一步改进，及今后其它泵的设计提供一个借鉴。

参考文献：

[1]往复泵设计编写组编.往复泵设计.机械工业出版社(第l版)，1987

[2]屠厚泽主编.钻探设备及设计原理.中国地质大学出版社，1988

[3]廖湘辉.注浆泵工作压力测试与结构设计改进.三峡大学学报2006(4):120-122

往复泵

1-1-1 往复泵的工作原理 工作原理： 容积式泵，其对液体作功的主要运动部件是做往复运动的活塞或柱塞，亦可分别称为活塞泵或柱塞泵。 1-1-2 往复泵的流量 1.往复泵的理论流量： 往复泵的理论流量即活塞的有效工作面在单位时间内所扫过的容积： Q t=60KA e S n m3/h (1—1) 式中：K —泵的作用数； S —活塞行程，m; n —泵的转速，r／min； A e—活塞平均有效工作面积，m3。

2.往复泵的实际流量 往复泵的实际流量Q总小于理论流量Q t，即 Q＝Q tηv 这是因为： 1)压力降低时溶解在液体中的气体会逸出，液体本身汽化；空气从填料箱等处漏入。 2)活塞换向时，由于泵阀关闭迟滞造成液体流失。 3)活塞环、活塞杆填料等处的间隙以及泵阀关闭不严等产生的漏泄。 一般输送常温清水的往复泵，ηv＝0.80～0.98； 3. 往复泵的瞬时流量 上述表达式是泵的平均流量。当工作面积为A (m2)的活塞以速度v (m/s)排送液体时，瞬时流量表达为: q = Av m3/s 曲柄连杆机构将回转运动转换为往复运动，故v和泵q将周期性地变化。一般曲柄连杆长度比λ≤0.25，v可用曲柄销的线速度在活塞杆方向的分速度代替，即 v= rω sinβ 式中: ω -曲柄角速度,常数; β -曲柄转角 单作用泵的流量也近似地按正弦曲线规律变化，单作用泵的流量是很不均匀的。多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强。三作用泵流量的均匀程度不但优于单、双作用泵，而且比四作用泵也强。 σQ=(q max-q min)／q m

式中：q max, q min, q m分别为表示最大、最小和平均理论流量。 各种往复泵s Q的理论值如表1—1所列，它与曲柄连杆长度比l 有关。 1-1-3 往复泵的特点 1.有较强的自吸能力 靠自身抽出泵及吸入管中的空气而将液体从低处吸入泵内的能力。自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量。泵吸口造成的真空度越大，则自吸高度越大；造成足够真空度的速度越快，则吸上时间越短。自吸能力与泵的型式和密封性能有重要关系。当泵阀、泵缸等密封变差，或余隙容积较大时，其自吸能力就会降低。故起动前灌满液体，可改善泵的自吸能力。 2.理论流量与工作压力p无关，只取决于转速n、泵缸尺寸和作用数K。 不能用节流调节法，只能用变速调节或回流调节法。有些特殊结构的往复泵可通过调节柱塞的有效行程来改变流量。 3.额定排出压力与泵的尺寸和转速无关 工作压力P取决于泵原动机的转速n、轴承的承载能力、泵的强度和密封性能等。为防过载，泵起动前必须打开排出阀，且装设安全阀。 以上是共有特点。此外，往复泵还有： 4.流量不均匀，排出压力波动 为减轻脉动率σQ，常采用多作用往复泵或设置空气室。 5.转速不宜太快

往复泵的构造特点及工作原理13

往复泵的工作原理一、往复泵的构造和工作原理

往复泵的活塞由连杆曲轴与原动机相连。原动机可用电机，柴油机;或液压马达,亦可用蒸汽机 两点结论: 1.液缸体(泵头)和吸入管路必须严格密封,不得漏气,否则泵不能正常吸水; 2.由于往复泵是依靠大气压力与液缸体内压力表差吸水,往复泵的吸水高度理论上 不能超过十米. 往复泵启动时不需灌入液体，因往复泵有自吸能力，但其吸上真空高度亦随泵安 装地区的大气压力、液体的性质和温度而变化，故往复泵的安装高度也有一定限 制。 二、往复泵的主要性能参数: 1.流量: 理论流量: 当曲轴以不变的角速度旋转时,活塞(柱塞)是作往复变速运动的,所以泵 的流量也是随时间变化的.但对使用者来说,往往要知道在一定时间内所输送液体的体积.因此就需要研究往复泵的理论平均流量, 在不计泵内任何容积损失,泵在单位时间内排出的液体的容积称为泵的理论平均流量,简称理论流量; 单作用泵: Q t=ASnZ 双作用泵: Q t=ASnZ(1+K) 式中:: Q t----泵的理论流量(l/min); A----活塞(柱塞)的截面积;(dm2); A=πD2/4;(D---活塞(柱塞)直径(dm)); S----行程(dm); n----泵速(min-1); Z----缸数; k----系数; k=1-Ar/A=1-(Dr/D)2; 实际流量:实际上泵所排出液体的体积要比理论上计算出来的要小;往复泵在单位时间内所排出液体的量称为实际流量; Q=ηv Q t 式中: ηv----- 容积效率; 往复泵的流量与压力无关，与缸套尺寸、活塞冲程及往复次数有关 2.排出压力: 往复泵的排出压力是指泵出口处液体的压力p2(表压),单位为帕.(1Pa=1 N/m2); 在样本或铭牌中标示的排出压力是指该泵所允许的最大排出压力,称额定排出压力. 3.功率及效率: 有效功率:单位时间内,通过泵的液体所获得的能量.称为有效功率.(水功率) N e=PQ/60 (Kw) 式中: P-----泵的排出压力(MPa) Q------泵的实际流量(l/min)

阀门设计流程

阀门设计流程 设计依据：基本参数：阀门的用途；介质的工作压力和工作温度；使用介质及其特性（特别是腐蚀性，易燃易爆性）；公称尺寸DN；结构长度及采用标准；与管路连接方式，尺寸及标准；阀门驱动方式；需不需要抗硫；火灾型式试验证书；抗静电结构；注脂要求，加工阀杆要求。 根据以上基本要求，可确定阀门种类，公称尺寸DN或压力等级CL。主要连接尺寸和驱动方式等，同时选定阀门的结构，主要零件的材料。 为了进一步做好设计，还应了解：介质粘度，阀门流通能力要求；流量特性；阀门开启和关闭时间；动力源情况（电动的电压，气动的气压等）；阀门安装位置及其环境条件；外形尺寸的限制；重量的限制；对震动的要求。 （一） 基本参数的确定 1.公称压力PN GB/T1048-2005规定公称压力有两个等级，即DIN系列和ANSI系列。 也可按美标公称压力系列设计阀门。 在GB/T12224-2005《钢制阀门一般要求》中给出了标准压力级和特殊压力级各22种常用材料的压力-温度额定值，可作为设计材料的选用。 在JB/T3595-2002《电站阀门一般要求》中给出了不同公称压力PN的14种材料的压力-温度额定值，同时给出了CL150-CL4500 WC1,WC4,WC6,WC9的压力-温度额定值，可供电站阀门设计时材料选用。 在美国机械工程师学会标准ASME B/16.34-2004《法兰，螺纹和焊接连接的阀门》中给出了CL150-CL2500标准压力级和特殊压力级321种材料的压力-温度额定值，可供设计时选用。

知道介质工作压力，介质的工作温度和承压壳体材料，便可根据根据上述标准确定公称压力PN。 2.公称尺寸DN 国标GB/T1047-2005中，规定了阀门的公称尺寸。 美国工程机械师学会标准ASME B16.34-2004的附录中给出了公称管径NPS的尺寸。 3.工作温度 阀门零件的工作温度与许多因素有关。如阀门结构，公称尺寸大小，阀门周围环境等，因此很难得出一致的精确数字。可选用相关资料的数值作为参考。 4.阀门的结构长度 不同国家的阀门结构长度有不用的规定，在这里不一一介绍，可查看实用阀门设计手册。 5.法兰连接或其他连接 不同国家，不同标准法兰连接规定不同，选取时可查阅实用阀门设计手册。 （二） 阀门材料的选取 选取原则 （1）满足使用性要求：根据阀门工作条件，即介质的温度，压力，介质的性质（腐蚀性，有无颗粒，是否会被金属离子污染）及阀门零件在阀门中起的作用，受力情况等进行选材。 （2）良好的工艺性：铸造，锻造性，机加工，热处理，焊接等

球阀设计计算书

球阀设计计算书XXX 文件号：10STQ3R59CG 产品名称：固定球阀 设计计算书 编制： 审核： 批准： 2014年9月 目录：

1.阀体壁厚验算 2.阀盖壁厚验算 3.密封面上的计算比压 4.1.33倍中腔泄压能力的计算 5.阀杆启闭扭矩的计算 6.阀杆强度验算 7.阀杆扭转变形的计算 8.阀杆键连接强度验算 9.中法兰螺栓强度验算 10.流量系数计算

11.吊耳的强度计算 参考资料： 1.API 6D管道阀门 2.ASME B16.34阀门—法兰、螺纹和焊端连接的阀门 3.ASME锅炉与压力规范第Ⅱ卷 4.ASME锅炉与压力规范第Ⅷ卷 5.API 600钢制闸阀法兰和对焊连接端，螺栓连接阀盖 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。 型号：10STQ3R59CG 序号零件名称材料牌号计算内容根据 1 阀体 ASTMA105 壁厚验算ASME16.34 2 阀盖 ASTMA105 壁厚验算ASME16.34 根据相关标准，以公称压力作为计算压力，计算阀体和阀盖的壁厚。涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取，适用

介质为水、油、气等介质。瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍，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。 材料牌号 计算内容 序号 10STQ3R59CG 阀盖 ASTM A105 壁厚验算 计算数据名称 符号 计算压力 Pc 300 psi 基本应力系数 C 7000 psi 阀体标准厚度 S

球阀的设计与计算

球阀的设计与计算 一、球阀的设计 1.1 设计输入 即设计任务书。应明确阀门的具体参数（公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等），使用的条件和要求（如室内或室外安装、启闭频率等）及相关执行的标准（产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等） 1.2 确定阀门的主体材料和密封圈材料 1.3 确定阀门承压件的制造工艺方法 1.4 确定阀门的总体结构型式 1. 对阀门结构的确定: 一般如果压力不高,DN ≤150时,可优先采用浮动式结构,其优点是:结构简单 如果浮动球式结构满足不了需要时,应采用固定式结构或其它结构型式(如半球、撑开式…) 2. 对密封的材料的确定 由于球阀的使用受温度的影响很大,因此,密封的材料的选定很关键： ① 对使用温度≤300℃时,密封面材料可选择塑料类材料(如聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯、尼龙、对位聚苯) ② 当使用温度超过300℃.或者介质代颗粒状时,密封面材料应选金属密封。 3．对球阀使用要求的确定 主要确定,球阀是否具有防火.防静电要求 4．对阀体型式确定 由于球阀公称通径适用的范围很广,其阀体型式也较为多样,一般分为以下三种： ① 整体式阀体 一般用于DN ≤50的小通径阀门,此时,其材料多用棒材或厚壁管材直接加工击来,而对口径较大时,多采用二体式、三体式或全焊接结构 ② 二体式结构由左右不对称的二个阀体组成，多采用铸造工艺方法 ③ 三体式结构由主阀体和左右对称的二个阀体组成,可采用铸造或锻造工艺方法 5．阀门通道数量(直通、三通、四通…) 6．选择弹性元件的形式 1.5 确定阀门的结构长度和连接尺寸 1.6 确定球体通道直径d 球体通道直径应根据阀门在管道系统中的用途和性质决定，并要符合相关的设计标准或用户要求。 球体通道直径分为不缩径和缩径二种： 不缩径：d 等于相关标准规定的阀体通道直径 缩径：一般d=0.78相关标准规定的阀体通道直径，此时，其过渡段最好设计为锥角过渡，以确保流阻不会增大。 1.7 确定球体直径 球体半径一般按R=（0.75～0.95）d 计算 对小口径R 取相对大值，反之取较小值 为了保证球体表面能完全覆盖阀座密封面，选定球径后，须按下式校核 min D =mm ），应满足D ＞min D

球阀阀体设计说明书

球阀阀体设计说明书 一、零件铸造工艺要求和特点 1.零件的生产条件、结构及技术要求 ?零件名称：球阀阀体 ?零件生产批量：成批生产 ?零件材质：ZG230--450 ?零件的外型示意图如图1所示，球阀的零件图如图2所示，球阀的外形轮廓尺寸为96mm80mm76mm，主要壁厚7mm，最小壁厚7mm，最大壁厚15mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。 图1 球阀外形示意图

图2 球阀零件图 2.零件铸造的工艺性 对于零件的铸造工艺性审查、分析如下： 零件的轮廓尺寸为96mm80mm76mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸的最小允许壁厚查《铸造工艺课程设计手册》表1-2得：最小允许壁厚为6mm。而设计零件的最小壁厚为7mm。符合要求。 从零件的整体结果及尺寸看，该零件的壁厚相差并不是很大，而且在壁厚不一致处的过度属于平缓过度，能够满足铸造生产的要求，因此，该零件的结构满足铸造工艺性要求。 二.零件铸造工艺方案 1.造型、造芯方法的选择 零件的轮廓尺寸为96mm80mm76mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要成批生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模。采用树脂砂手工制芯。 2.浇注位置和分型面的确定 （b）（c） 图3 零件分型面位置图 根据该零件的结构特点可以选择如图3所示的三种分型位置。图3(a)(b)的铸件大部分置于下箱，有利于造型。但是砂芯放置比较麻烦，而且铸件的重要部分没有置于下部，大平面朝上放置容易产生气孔、非金属夹杂等缺陷。采用图3(c)所示分型位置，砂芯制作和放置都比较方便，有利于大批量生产。同时有利于实现顺序凝固。综合以上，采用图3(c)所示分型位置。浇注位置在分型面上。 三．铸造工艺参数的确定 1.铸件尺寸公差 零件为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工艺课程设计手册》查表2-2得：铸件的尺寸公差为CT8～10级，取CT9级。 零件的轮廓尺寸为96mm80mm76mm，由《铸造工艺课程设计手册》查表2-1得：铸件尺寸公差数值为2.2mm。 2.铸件重量公差 零件为砂型铸造机器造型大批量生产，铸件的重量公差与尺寸公差等级对应选取。则选MT9级。此零件估算重量为1.5kg，由《铸造工艺课程设计手册》查表2-4

往复式泵的主要结构

往复式泵的主要构造 往复式泵主要由动力端、液力端、盘根盒〔填料函〕总成、箱体、底座总成、阀门等部件组成， 往复泵分类构造形式分活塞式：活塞环密封，流量大，压头低 柱塞式：密封长度大，流量小，压头高 直动式：气体、液体和蒸汽驱动。 有效行程分单作用：两个行程，一次吸入，一次排出 双作用：两个行程，两次吸入，二次排出 差动式：两个行程，一次吸入，二次排出 往复泵的工作原理 往复式泵是一种容积式泵，利用活塞或柱塞在泵缸内的往复运动来输送液体。亦即它也是借助工作腔里的容积周期性变化来到达输送液体的目的的； 吸入行程：工作容积增加，缸内压力下降，吸入阀翻开，排出阀关闭，液体进入缸内。 排出行程：工作容积减少，缸内压力增加，吸入阀关闭，排出阀翻开，液体排出泵缸。 单缸往复式泵的工作原理 当活塞受到外力〔由动力局部曲轴连杆机构的运动而带动〕的作用向一边挪动时，泵体内工作室容积变大，压力下降，泵上端的排出阀自动关闭〔靠弹簧或者重力〕，泵下端的吸入式自动翻开，将液体吸入泵内。当活塞反方向挪动时，泵体内容积变小，造成高压，吸入阀自

动关闭，排出阀被顶开，将液体排出泵外。 活塞往复一次，即两个行程时，泵只吸入或排出液体一次，交替进展，输送液体不连续，这种泵称为单动泵，也叫单缸往复泵。柱塞泵工作原理 输出流量的大小取决于驱动端的冲程速度、柱塞尺寸和冲程长度，无论泵在运行或者停顿状态均可通过调节调量手轮来改变冲程长度。驱动端根据偏心机构工作原理，电机通过蜗轮蜗杆带动主轴，与主轴相连的偏心机构将蜗轮的旋转运动转换成滑杆的往复运动，当冲程为“0〞时主轴的轴线与偏心轮轴线对齐，柱塞不做往复运动；当冲程在0~100％时，偏心机构与主轴轴线之间产生偏心距，导致柱塞产生往复运动。 吸入冲程：柱塞往后运动时，柱塞缸套之间容积增加，产生负压，吸入管路的单向阀翻开，进口管路中的介质进入泵头腔内，当吸入冲程完毕，柱塞运动瞬间停顿，泵头内压力与进口管内压力平衡，吸入单向阀复位。 排出冲程：柱塞向前运动，泵头内压力立即升高，当泵头内压力高于出口压力时，翻开排出口单向阀，泵头内介质排出管线，当排出冲程完毕时，柱塞运动再次瞬间停顿，泵头内的压力与出口压力相等，出口单向阀复位，进入下一个循环。 1、缸体：缸体是构成压缩容积实现液体压缩的主要部件，为了能承受液体的压力，缸体要有足够的强度，由于活塞在其中运动，内壁承

探讨超低温球阀的结构设计及注意事项

探讨超低温球阀的结构设计及注意事项张家港富瑞阀门有限公司 摘要：球阀结构在生活当中的应用是非常广泛的，尤其是在管道当中，都会 使用到各类的阀门结构。而在这些众多的结构当中，球阀结构是最为简单的，而 且需要占用的空间也不是很大，由于这种球阀结构可以运用在很多种的范围中， 而且随着时代的进步与发展，也会不断的出现一些新型的材料，在生产加工方面 的水平，也会有所提升，球阀所能应用到的领域也是非常广的，本文主要分析超 低温球阀结构的具体设计方面的一些特点，除此以外，对安装过程中需要注意的 问题也进行了具体的阐述。 关键词：超低温球阀；结构设计；注意事项 在如今的社会当中，有很多生产领域都要求在低温的条件下进行生产工作， 在这样的条件下，阀门结构的设计问题就有了更多的要求，为了更好的去达到这 些要求，进而保证整个工艺在操作过程中的安全性，相关的工作人员对超低温球 阀的结构设计问题，一直在进行不断的研究和改进，这样才能够使超低温球阀的 性能有所改善。 一、有关超低温球阀的概述 球阀属于一种关闭件类的阀门，而且这种阀门不论是在开，还是在关的时候，都是非常方便的，关闭以后，它的密闭性是非常好的，同时，这也使得流体的阻 力变小，能适用于非常多的方面，也可以用在很大的范围之中，而对于低温阀门 来说，它和普通的阀门之间是有着比较大的区别的，由于标准的不同，对低温阀 门的界定工作也是有着很大的区别，只要温度在零下四十六摄氏度到一百五十摄 氏度的范围之内，就会被认为是低温阀门，如果是在低于零下一百五十摄氏度的 范围中，则被界定为超低温阀门，超低温球阀的使用的领域在与液化天然气和液 化石油气关系较大的装置当中，在使用过程中，会输出一种液态化的低温介质， 而这种介质就是液化以后的氢气、氧气和天然气等，而这些气体都是易燃易爆的，

油田用小型往复泵设计背景

油田用小型往复泵设计背景 引言： 油田是重要的能源产业，为了提高采油效率和降低成本，油田设备逐渐向小型化、智能化发展。小型往复泵作为油田设备中的重要组成部分，其设计背景和发展趋势备受关注。本文将从小型往复泵的应用背景、设计要求和发展趋势等方面进行探讨。 一、小型往复泵的应用背景 随着油田开采技术的不断发展，传统的大型泵设备逐渐不能满足油田生产的需求。而小型往复泵由于其结构紧凑、体积小、运行稳定等特点，逐渐成为油田生产中的重要装备。 在油田生产过程中，小型往复泵主要用于注水、注气、增压等工艺环节。通过往复泵的工作，可以将水、气体等介质按照一定的压力和流量送入地下油藏，以提高原油采出率和生产效益。因此，小型往复泵在油田生产中具有重要的作用。 二、小型往复泵的设计要求 为了使小型往复泵能够适应复杂的油田工作环境，设计者需要考虑以下几个方面的要求。 1. 结构紧凑：由于油田设备空间有限，小型往复泵需要具备结构紧凑的特点，以便更好地适应油田现场的布局要求。

2. 运行稳定：油田工作环境复杂，往复泵需要能够在不同的工况下保持运行的稳定性，以确保生产过程的安全和效益。 3. 耐腐蚀性：油田中存在大量的腐蚀性介质，小型往复泵的材质需要具备良好的耐腐蚀性能，以延长设备的使用寿命。 4. 能效优化：小型往复泵在运行过程中需要尽可能地减少能源消耗，提高能效，以降低油田生产成本。 三、小型往复泵的发展趋势 随着科学技术的不断进步，小型往复泵的设计也在不断创新和改进。未来，小型往复泵的发展趋势主要体现在以下几个方面。 1. 智能化：随着物联网技术的快速发展，小型往复泵将逐渐实现智能化控制。通过传感器和数据采集技术，实现对往复泵运行状态的监测和控制，提高设备的智能化水平。 2. 高效节能：未来的小型往复泵将更加注重能效优化，通过采用新材料、新工艺和新技术，实现设备能耗的降低，达到节能减排的目标。 3. 多功能化：未来的小型往复泵将更加多功能化，不仅可以满足注水、注气、增压等基本工艺需求，还可以适应更多的生产环境和工况要求。 4. 自适应性：未来的小型往复泵将更加注重自适应性的设计，能够

球阀设计大致过程

本科课程设计 题目：过程流体机械课程设计学院：机械与自动控制学院专业班级：过程装备与控制工程姓名：学号：

二O一六年七月

目录摘要··I 第一章工作原理和设计方法··1 1.1 工作原理·1 1.2 设计方法·1 1.2.1 球阀结构·1 1.2.2 球阀材料·2 1.2.3 阀体··3 1.2.4 球体··4 1.2.5 阀杆··4 第二章球阀尺寸计算··6 2.1 阀体··6 2.2 阀杆··6 2.2.1 阀杆尺寸··6 2.3 球体尺寸计算··6 2.4 密封比压·6 2.5 球阀转矩·9 2.6 法兰螺栓校核··10 2.7 法兰选型·11 第三章数值模拟计算方法··12

3.1 数学模型·12 3.2 网格划分·13 3.3 边界条件·14 3.4 CFD使用步骤·14 第四章管道流体模拟结果分析··15 4.1 球阀在不同相对开度时的速度分析·15 4.2 球阀在不同相对开度时的压力分析·16 4.3 球阀在不同相对开度时的流量系数分析·17第五章总结·· 参考文献··

摘要 本学期过程流体机械，我组所做课程设计为V型球阀。V型球阀属于固定球阀，也是单阀座密封球阀，调节性能在球阀中比较有优势。本设计说明根据已知的球法者及经验对DN100mm,PN 1MPa的球阀进行设计，主要包括了材料选择，结构设计，尺寸计算，强度校核，三维建模，CFD数值模拟分析等。并且，尽量式结构在满足其工艺要求的前提下，降低结构的复杂性。 本设计中，根据老师给定的数据和已知条件进行设计，并根据国家标准和设计手册进行选材。设计期间用到了solidworks进行三维建模，并建立了流道图，用到了gambit进行网格划分，设置边界条件，用fluent进行对不同开度时的流道进行压力和速度分析并获得相应云图。通过以上软件完成对V型球阀的分析计算。并未以后的相应工作打好相应的基础。 关键词：结构设计，尺寸计算，强度校核，数值分析

往复泵的操作方法

往复泵的操作方法 往复泵是一种常见的工业泵，采用往复活塞式结构进行工作。它的操作方法主要包括泵的启动、压力调节、流量调节、泵的停止和维护等几个方面。下面将详细介绍往复泵的操作方法。 1. 泵的启动 往复泵的启动需要按照以下步骤进行操作： （1）确认泵的进、出口阀门处于关闭状态，以免泵启动时发生泄漏； （2）打开泵的进口阀门，同时关闭泵的排气阀门，以便在启动过程中排除空气；（3）启动电机，使泵的活塞开始做往复运动； （4）观察泵的运行是否正常，包括转速是否稳定、活塞是否正常运动等。 2. 压力调节 往复泵的压力调节需要根据实际工作需要进行操作，主要有以下几个方面：（1）调节泵的排气阀门，通过打开或关闭排气阀门来调节泵的排放压力；（2）调节泵的进口阀门，通过开启或关闭进口阀门来调节泵的进料压力；（3）调节泵的活塞行程，通过调节柱塞位置来改变泵的排量和泵的压力。 3. 流量调节 往复泵的流量调节主要通过调节活塞的行程来实现，具体方法如下： （1）根据需要调整泵的行程，可以通过改变连杆的长度或者调节柱塞位置来实现；

（2）调节泵的频率，通过改变活塞的运动速度来调节泵的流量； （3）调节进、出口阀门，通过改变阀门的开启程度来调节泵的流量。 4. 泵的停止 往复泵的停止操作主要包括以下几个步骤： （1）关闭泵的进、出口阀门，切断泵与管路的连接； （2）关闭电机，停止泵的运转； （3）打开排气阀门，排除泵内的介质和压力； （4）进行必要的检查和维护工作，确保泵设备的安全和可靠性。 5. 泵的维护 往复泵的维护工作对于保证泵的正常运行和延长泵的使用寿命非常重要。主要包括以下几个方面： （1）定期检查泵的密封件、活塞、阀门等部件的磨损情况，并及时更换；（2）保持泵的清洁，防止杂质进入泵内影响泵的运行； （3）定期润滑泵的活塞、连杆、轴承等关键部位，确保泵的正常运转；（4）定期对泵设备进行检修、清洗和保养，及时处理泵的故障和问题。 总结： 往复泵的操作方法主要包括启动、压力调节、流量调节、停止和维护等几个方面。在操作过程中，需要根据实际工作需求灵活调整泵的运行参数。此外，定期进行

往复泵缸内压力分析

往复泵缸内压力分析 往复泵缸内压力分析詹晓梅、张相彬2，王绍军2，张森森3（1.本溪水泵有限责任公司，辽宁本溪，117000；2.哈尔滨工程大学，动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨，150001；3.海军驻703所军代表室，黑龙江哈尔滨，150001）排出压力以及缸内综合压力。为泵的动力学特性分析提供了必要数据。 本文以某型电动立式双缸双作用往复泵为例，泵额定流量为20m3/h，其结构形式及工作原理如所示。该泵由电机、齿轮箱、液压装置三部分组成。其中电机的安装方式为立式，齿轮箱采用蜗轮蜗杆作为传动机构，液压装置主要由活塞和液缸组成。电机将功率输入，通过联轴器带动蜗杆转动，蜗杆蜗轮啮合驱动曲轴旋转，然后曲轴驱动连杆活塞运动。曲轴上两个曲柄之间的夹角为90°，每个液缸上分别布置了4个单向阀。A1、A3、B1、B3分别为排出阀，A2、A4、B2、B4分别为吸入阀。对于液缸1而言，当活塞从上死点运动到下死点时，吸入阀A.、排出阀A3打开，活塞上下两个表面的工作腔分别芫成吸入、排出液体过程；当活塞从下死点运动到上死点时，吸入阀A4、排出阀A1打开，活塞上下两个表面的工作腔分别芫成排出、吸入液体过程。液缸2的工作过程与液缸1一致。因此，当曲柄转过360°时，每个液缸活塞上下两个表面的工作腔以一个活塞行程为周期分别进行交替的吸排液体运动，即曲柄转过一周，每个液缸芫成两次

吸排液体运动。 1平均综合流量分析1.1活运动规律分析如所示为泵活塞、曲柄连杆机构的示意图，两个曲柄之间的夹角为90度，滑块A为液缸1的活塞，AB段为1号曲柄与液缸1活塞之间的连杆，1号曲柄转动角度为0=cot，曲柄半径与连杆长度之比X=r/l，设液缸1活塞A起始在液缸右端，其向左移动的位移为：联轴器-06-11：詹晓梅（1970责任公司工程师。 1泵结构简图活塞运动过程简，女，辽宁本溪人，本溪水泵有限活塞运动速度：活塞运动加速度：因为该泵为双缸双作用往复泵，任何时刻该往复泵的两个缸均处于吸排状态，从而可以得到吸排总管中液流的速度和加速度分别为：其中：F为缸套内径横截面积；S为吸、排管内径横截面积。 1.2流规律分析对于单个液缸而言，忽略泵阀滞后角的影响，假设泵的吸入、排出状况良好。液缸的吸入流量等于排出流量。因此，对于两个液缸而言，其综合吸入流量也等于综合排出流量。 泵的瞬时综合流量为：其中，是1号曲柄的运动角度。 对式（6）进行积分即可得到泵的平均综合吸入、排出流量：=八阻+八惯+尺阻+K惯可得：，U12 +h阻+八惯+尺阻+尺惯）（19）阻力损失；K惯为吸入阀的惯性压头。 由式（19）可见，液缸内吸入压力Pi的大小由多种因素决定。对这些因素逐项进行分析计算。然后将计算得到的K阻、K惯和u/2g 值代入公式（19），就可以求得0°~360°曲柄转角1、2号液缸内的吸

电动球阀毕业设计论文

摘要 本文根据的电动球阀设计经历对DN为100mm，设计压力为50公斤的球阀进展设计，主要包括了材料选择、构造设计和强度校核等，在构造和材料方面在满足强度的前提下，尽量降低构造的复杂性，以更小的消耗、更简单的构造来实现成品的设计优化，我们需要根据球阀的特点来选择适宜的机构。 本设计以已给的设计条件为着眼点，同时根据国家阀门标准为中心，借助soliderworks三维软件、AUTOCAD二维制图软件根据球阀设计手册的标准框架的构造形式对产品进展了三维建模、二维制图，最终确定球阀的构造形式。 1 绪论 1.1电动球阀简介 电动球阀〔英文名：Electronic Ball Valve〕由电动执行机构和球阀共同构成电动球阀。 是工业自动化过程控制的一种管道压元件，通常用于管道介质的远程开、关〔接通、切断介质〕控制。电动球阀标准GB/T21465-2008"阀门术语"中定义为：启闭件〔球体〕由阀杆带动，并绕阀杆的轴线作旋转运动的阀门。主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等介质。电动球阀分为电动法兰球阀，电动对夹球阀，电动焊接球阀，电动丝扣球阀。根据密封形式还分为软密封电动球阀，硬密封电动球阀。 1.2国外研究现状 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，球阀已开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

阀门设计计算书(球阀篇)

阀门设计计算书 （球阀篇） 2021年 6月

目录 一、阀体壁厚计算 二、密封面总作用力及计算比压 三、总扭矩及圆周力 四、阀杆强度的计算 五、球体直径的计算 六、球阀密封力的计算 七、球阀阀杆与填料之间的摩擦力计算 八、阀杆台肩与止推垫片之间的摩擦力计算 九、填料及止推片的摩擦转矩计算 十、球阀转矩的计算 十一、阀体中法兰的设计与计算 十二、阀门流量系数计算 附录参考文献

安阳益和阀业有限公司 设计计算书 JS/2 ″150Lb -10 型号2″Q41F-150Lb 材料ASTM A216-WCB 计算内容阀体壁厚计算 序号计算数据名称符号式中 符号 公式单位结果 1 计算厚度S’B S' B P 2.3[ D n C L] P mm 6.0 2 计算压力P 设计给定MPa 2.0 3 计算内径D n设计给定mm 90 4 许用拉应力[δL]查表4-3（或4-5）MPa 82 5 腐蚀余量 C 设计给定mm 5 6 实测厚度S B设计给定mm 8 依据ASTM B16.34 标准计算 1 阀体壁厚的计算值t m t m =0.020d+4.5 mm 5.5 2 流道内径 d 设计给定mm 50 3 实际壁厚t 设计给定mm 8 要求设计壁厚S B>S’B t > t m ( 考虑腐蚀余量) 经计算t > t m合格注：管路标准温度压力级是根据材 结论S B >S’B料在相应温度下的许用应力而 制定的，故不进行高温核算。

符 号 安阳益和阀业有限公司 设计计算书 JS/2 ″150Lb -10 型 号 2″Q41F-150Lb 材 料 PTFE 计算内容 密封面总作用力及计算比压 序 号 计算数据名称 符号 式 中 公 式 单位 结果 1 密封面总作用力 Q MZ Q MJ N 12308.8 2 密封面处介质作用力 Q MJ π/4(D MN +b M )2.P N 12308.8 3 密封面内径 D MN 设计给定 mm 50 4 密封面宽度 b M 设计给定 mm 6 5 计算压力 p PN 设计给定 MPa 2.0 6 密封面必需比压 q MF 查表 4-10 MPa q MF=(4+0.6PN)/ bM 2.12 7 密封面计算比压 q Q MZ / π (M D N +b M ) b M MPa 4.67 8 密封面许用比压 [q] 查设计手册 4-66 MPa 20 要求 q MF ≤ q ≤ [,q]为合格 结论 经计算，结果符合要求，合格。

全焊接固定球阀的设计与计算-陆培文

全焊接固定球阀的设计与计算 陆培文 （原北京市阀门总厂） 根据GB/T 19672-2005、GB/T 20173-2006和美国石油学会标准API 6D-2008、国际标准化组织标准ISO14313:2007标准规定。固定球球阀为双阀座阀门、对于双阀座阀门分：单向密封、双向密封、双阀座双向密封、双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封，双截断-泄放阀，如图1所示。 单向密封阀门——设计在一个方向密封 的阀门。 双向密封阀门——设计在两个方向都能 密封的阀门。 双隔离-泄放阀DIB-1(双阀座双向密 封)——双阀座、每个阀座均能达到双向密封。 双隔离-泄放阀DIB-2（双阀座一个阀座单 向密封一个阀座双向密封）——双阀座，一个 为单方向密封阀座，一个为两个方向都能密封 的阀座。 双截断-泄放阀DBB——在关闭位置时， 具有双密封副的阀门，当两密封副间的体腔通 大气或排空时，阀门体腔两端的介质流动应被 切断。 标准还要求密封试验时，应为进口端阀座 密封。图1 固定球球阀阀座密封分类 1 全焊接固定球球阀通道直径的确定 在设计计算全焊接固定球球阀时，首先要确定阀体的通道直径，以便作为其他部位计算的基础。球体通到底最小直径要符合相应标准的规定。设计国标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合GB/T 19672-2005《管线阀门技术条件》或GB/T20173-2006《石油、天然气工业—管线输送系统—管线阀门》标准规定。设计美标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合API6D-2008/ISO14313:2007《石油、天然气工业—管道输送系统—管道阀门》标准规定。对于全焊接缩径固定球球阀，标准规定对于公称尺寸≤DN300(NPS12)的球阀，球阀公称尺寸的孔径缩小一个规格，按标准规定内径；对于公称尺寸DN350（NPS14）～DN600(NPS24)的球阀，球阀的公称尺寸的孔径缩小两个规格，按标准规定的内径尺寸；对于公称尺寸＞DN600(NPS24)的球阀，应和用户商定。对于没有标准规定的全焊接球阀，通常球体通道的截面积应不小于管道额定截面积的60%，设计成缩径形式，这样可以减小球阀的结构，减轻重量，减小阀座密封面上的作用力和启、闭转矩。一般采用球阀公称尺寸DN与球体通道直径之比等于0.78。此时，球阀的阻力不会过大。 2 球体半径的确定

三缸单作用钻井往复泵空气包设计 说明书

三缸单作用钻井往复泵空气包设计 摘要 往复泵在当今社会的工农业生产上发挥着重要作用，其次还在科研和国防上面有着广泛的应用。但是往复泵自身存在的脉动流量问题对其使用性能有着明显的约束作用，因此减小往复泵中由于脉动流量产生的压力波动是至关重要的。 本文主要说明了合理适当的空气包设计对于促进往复泵工作性能和减小压力波动的重要作用。根据以往的课题研究进行分析，查明不足之处从而进行深一步的课题实验理论研究，完善空气包的工作性能。 文中主要通过对往复泵的整体设计和对空气包的分析研究，从而完成课题目标：优化空气包尺寸大小，然后再对空气包进行强度校核和受力分析，从而达到完善空气包作用性能的目标。 空气包的设计原则和作用机理是整个课题的关键症结所在，所以我们需要在理论分析的基础上进行进一步的实验探究和优化设计，来改善往复泵的整体工作性能。 关键词：往复泵，空气包，压力波动，优化设计 I

ON THE DESIGN OF THREE CYLINDER SINGLE ACTING RECIPROCATING PUMP AIR BAG ABSTRACT Reciprocating pump plays an important role in industrial and agricultural production in today's society , followed by still have a wide range of applied research and defense above . But its existence reciprocating pump pulsation flow problems on its performance has a significant role constraints , thus reducing the pressure fluctuations due to reciprocating pump pulsation flows is crucial . This paper describes the reasonable and appropriate air bag designan important role for the promotion of reciprocating pump performance and reduce pressure fluctuations. Analyzed according to previous research, identify inadequacies so deep theoretical research experiment further improve the performance of air bag . This paper by reciprocating pump and the overall design of the air bag for analysis, thereby completing the subject objectives:optimize the size of the air bag,the air bag and check the strength and mechanical analysis of the effect of improved performance of the air bag to achieve the target. Mechanism and design principles is the key issue of air bag where the whole issue , so the need for further experiments to explore and optimize the design , and promote the overall performance of reciprocating pump on the basis of theoretical analysis . KEYWARDS：Reciprocating pumps, air bag, pressure fluctuations , design optimization II

第5章 往复泵

第五章往复泵 5.1 往复泵的工作原理及分类 5.1.1 在国民经济中的应用及发展趋势 往复泵是一种发展较早的动力机械之一，往复泵包括活塞泵和柱塞泵。 它适于输送流量较小，压力较高的各种介质。如低粘度、高粘度、腐蚀性、 易燃、易爆、剧毒等各种液体。特别是当流量小于100m3/h、排出压力大于 100kgf/cm2时，更加显示出它有较高的效率和良好的运行性能。因此，直到目前仍广泛用于国民经济的各个领域中。如钻井泥浆泵的驱动功率达 1250kW，最大排出压力为380kgf/cm2，流量达50～601/S。又如年产三十万 吨合成氨设备中的高压甲铵泵是尿 的工作压力达200kgf/cm2所输送的 甲铵液对金属材料有很强的腐蚀作 用，甲铵液在低温时容易析出结晶， 从而引起管路堵塞，因而必须在高 温下工作，甲铵泵大都采用柱塞泵。 通常往复泵的应用范围如图5-1所 示。 图5-1 往复泵的应用范围 理论上，往复泵的流量和排出压力无关，因此，使用往复式计量泵可以 精确地、可调节地输送各种介质。在石油化学工业中，计量泵可以代替物料 配比仪表，实现连续操作、自动控制等，这对于提高产品质量、降低成本、 实现自动化运行创造了条件。 在输送各种不同的介质时，采用隔膜式往复泵和隔膜式计量泵为输送特 殊介质开辟了道路。 随着石油化学工业、机械制造工业、造纸、食品、医药、化学分析等发 219

展，对往复泵（包括计量泵、隔膜泵等）的需求日益增加，同时，行产的发展对往复泵提出更高的要求。 1)一方面要求往复泵向小流量、微流量和高压、超高压领域发展，另一方 面也向高压大流量、大功率方向发展。 2)要求往复泵的体积小、重量轻、寿命长，这主要是要求提高往复泵的转 速以及解决提高转速后出现的各种问题。 3)要求往复泵更好在适应各种介质的性质和状况。 4)发展新产品。 5.1.2 往复泵的工作原理及特点 5.1.2.1 复泵的工作原理 如图5-2所示，往复泵通常由两部分组成。一部分是直接输送液体，把机械能转换为液体压力能的液力端，另一部分是将原动机的能量传给液力端的传动端。液力端主要有液缸体、活塞（柱塞）、吸入阀和排出阀等部件。传动端主要有曲柄、连杆、十字头等部件。 图5-2 单作用往复泵示意图 1－吸入阀2－排出阀3－液缸体4－活塞5－十字头6－连杆7－曲柄 220