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高参数闸阀阀体强度应力分析
安世亚太
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效率高是超临界锅炉的突出特点，常规超临界机组比亚临界机组高2%左右，相应于减少煤耗5%左右，这就大大提高了电厂的经济效益，而且污染物的排放也大幅度减少，所以从环保角度看，超临界机组也具有十分突出的优点。另外，从国外超临界机组的运行来看，超临界的运行可靠性也得到大幅度提高，大容量超临界锅炉具有良好的启动运行和调峰性能，能够满足电网负荷的调峰要求，并且在较大的负荷范围30%～100%额定负荷内变压运行。
项目挑战：
变负荷率比常规锅炉高约10个百分点，当然超临界机组相应位置的压力和温度更高，因而对于材料和工艺的要求也更高。对制造技术和生产设备也提出了更高的要求。根据我国目前电力工业的实际情况和国民经济发展的需要，目前应以攻关关键技术、发展大型超临界机组为重点来发展和加强发电装备工业。其研究的主要研究内容也包括超临界机组高参数阀门（DN250）的国产化工作，为国产600MW超临界机组实现配套。

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图1. 高参数闸阀Z962Y-2500Lb DN250模型

解决方案：
在对阀体零件的网格划分中，选择系统默认的Solid187和Surf154单元，根据零件的大小选择适合的网格划分密度，与介质接触的内表面进行网格的进一步细化并确保在面上有规则的网格。网格划分结果如图2所示，网格划分精度合理，满足设计要求。

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图2.阀体网格划分结果

根据阀体的受力情况分析，在阀体与介质接触的内表面承受设计内压42MPa，阀体出入口两端固定，在剖开阀体的中截面上施加对称约束载荷。阀体受力情况如图3所示。

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图3.阀体受力情况

按照应力云图显示结果，在认为最危险的截面处选取穿过壁厚的应力评定线，然后将线弹性分析得到的评定线上的应力强度值分解，按照不同的原则进行评定。应力分析结果如图4所示。

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图4.阀门零件的应力分析云图

从应力云图可知，在阀体入口管与阀体中腔交界处存在最大应力。经评定，在该处出现最大应力的原因是由于阀门入口管在该处与中腔相接,且形状变化剧烈，同时内壁存在着尖角的原因所形成。根据应力分类原则判断，此处应属于峰值应力范畴。
通过分析，阀门在正常运行条件的应力小于对应的极限许用应力值，阀体的结构强度安全，满足设计要求。 2/13/2009

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