阀门新产品设计开发的技术路线

阀门新产品设计开发的技术路线（共3篇）

1.阀门新产品设计开发的技术路线 篇一

1 影响高温阀门设计的因素

1.1 热膨胀量的影响

材料的热膨胀技术以及零件承受热载的差别等条件是直接导致热涨量差别的主要因素。因此, 在进行高温阀门设计过程中, 应当将这些因素的影响都充分考虑在内。为了使得阀芯的温度尽快与管线流体的温度相一致, 可以通过将热态高温流体导入温度较低的阀门, 使得横截面积较小的阀杆完成对阀芯的散热。由于阀座的散热条件与阀芯不同, 其膨胀量也有差别, 虽然是同时加热, 但是最后的膨胀量等性能却有所不同。因此, 在确定阀门零件间的工作间隙时, 应当增大其范围, 以保证在高温介质的情况下, 避免零件之间出现卡死或是擦伤的现象, 有效地减少零件因为温度造成的损伤。但是间隙的增加量也一定要适中, 应当依据材料的热膨胀系数、应力以及实际使用温度来确定。

1.2 热交变的影响

介质的热交变性能也会对零件之间的相互作用造成一定的影响。譬如, 阀座与导向套之间的连接就很有可能因为介质热交变的改变而变松, 丧失了原有的密封作用。所以, 在进行设计时, 应当将阀座和支撑件的接头处进行缝焊或者点焊, 以确保其密封作用。另外, 大口径阀门应当使用本体堆焊阀座, 以防止与介质接触过多的阀门零件因为受到交变应力的影响而过度疲劳, 乃至于丧失了原有的作用。另外, 在设计过程中, 还应当将热交变状况下密封时弹性阀座结构的选择以及其效果评价等因素考虑在内。也只有这样才能够从根本上减少热交变对于高温阀门设计的影响, 减少零件的损伤, 延长高温阀门的寿命。

1.3 擦伤问题

材料之间相互作用不当, 再加之一些外界环境的影响, 很容易导致擦伤问题的出现。譬如, 管路系统中, 阀座与阀芯的擦伤是由于大的硬粒子混入造成的;而振动冲击也会对其产生不良影响, 造成擦伤。因此, 为了减少在运行过程中的擦伤现象, 应当对密封副材料进行合理的选择, 并保证密封副之间的硬度匹配值处在合理的范围内。

1.4 材料的机械性能

在高温的条件下, 材料的机械性能主要有两方面的改变会发生, 一是材料强度的改变, 二是材料本身形状的改变。除此之外, 材料的硬度也会随着温度的变化而在一定的范围内波动。但是, 材料的硬度会对阀门密封面的性能指标以及阀门的密封性能, 还关系到阀门的使用寿命。阀门的环境温度超过450摄氏度时, 就应当考虑到在高温环境下, 阀门零件在发生可恢复的弹性形变之外, 还会导致材料蠕变性能变差, 极易发生断裂。温度不发生改变是, 应力大的蠕变的速度就打, 盈利保持不变时, 温度低的蠕变的速度也会减小。在同一种材料的前提下, 应力和温度共同决定了蠕变的速度。

2 高温阀门材料的选择

2.1 阀体材料的选择

高温工况和介质的腐蚀性都会对材料的选择造成一定的影响, 由于使用环境大多处于高温环境, 应当选择质量较好的碳素钢、耐高温合金钢、以及不锈钢等作为阀体的材料, 也只有这样才能保证阀体在高温状态下仍然能够正常使用。

2.2 阀内件材料的选择

热膨胀系数应当被首先考虑, 然后结合高温状况下运动部件的抗擦伤能力, 二者结合实现对于阀内件材料的选择。阀内件母体材料大多选择316不锈钢, 以便于阀内件抗磨损性能的提高, 以及气蚀性能的提高。阀内件材料的选择一定要结合实际的情况, 选择出适合使用, 满足相关要求的材料。

3 高温阀门内件的硬化处理

3.1 增强表面硬度和耐磨性

高温阀门内件常常因为温度过高, 出现材料退火或是软化的情况, 这种情况很容易造成阀内件表面擦伤。为了减少这种损伤, 应当提高阀内件在高温环境下的硬度以及冲击强度, 并适当增技巧其应对冲刷以及腐蚀的能力。可以在阀内件表面使用陶瓷或是合金, 以增加阀内件表面的硬度和耐磨性能, 保障阀内件可以在高温环境下发挥应有的作用, 延长其使用寿命。

3.2 堆焊层厚度

要想实现高温阀门内件的硬化处理, 还需要对堆焊层的厚度进行确认。通过相关实验, 可以确定堆焊层的最适宜厚度应当在4毫米以上, 这样的厚度可以更好地隔绝外界环境的高温, 减少外界高温对内部材料的影响, 保障阀门内件的使用寿命。

3.3 遵循的原则

高温阀门设计过程中应当首先注意的是对于材料的选择, 选材的合理能够避免一些事故的发生, 也会延长阀门的使用寿命。温度因素也会对阀门的使用造成一定的影响, 因此, 应当在设计过程中就将温度因素考虑在内。在温度超过280摄氏度时, 应当使用加长阀盖结构, 为填料提供较低的温度环境。而当温度大于350摄氏度时, 就应当适当增加运动件之间的间隙, 以保证密封副表面具有较高的硬度。温度超过450摄氏度, 就应当对螺纹连接的密封环进行封焊, 减少松动的可能, 防止泄露的发生。当温度超过500摄氏度时, 应当使用具有硬度较高的表面的导向套与导向段, 点焊导向套与支撑件的接头处。

4 结束语

随着高温阀门技术的应用范围不断扩大, 人们对于高温阀门技术的要求也越来越多。虽然我国高温阀门技术已经取得了一些突破, 但是仍然有提高的空间。因此, 应当对高温阀门设计中相关的技术进行研究, 通过对影响高温阀门技术的分析以及对材料选择和内件硬化处理的分析, 探讨高温阀门技术中应当注意的问题, 以促进我国高温阀门技术的发展, 扩大高温阀门的使用范围, 延长高温阀门的使用寿命。

参考文献

[1]裘叶琴.浅析阀门设计领域中的知识构成问题[J].科技创新导报, 2010 (22) .

[2]吕荣美.高温阀门的高温等级和主体材料[J].通用机械, 2008 (07) .

2.阀门新产品设计开发的技术路线 篇二

经过新中国60多年，特别是改革开放30多年的奋斗，中国机械工业实现了历史性的跨越式发展，我国已成为“制造大国”，但是依然不是“制造强国”：机械工业还没有摆脱粗放型、外延式发展的模式，核心技术和关键技术掌握得不多，自主创新的产品少，附加值不高，核心竞争力不强。纵观世界，中国制造既面临其他新兴发展中国家的低中端竞争，又面临西方发达国家重振先进制造业的压力，在全球制造产业新的调整中既面临大好发展机遇，又面临极为严峻的挑战。面临的挑战很多，问题主要有两个：产品质量问题和产品创新问题，因而，产品创新和产品质量应该成为今后一段时期机械工程科技进步的主要方向。

应用数控技术实现我国机械产品的全面创新和升级换代，非常必要，完全可能，对于我国机械工业的科学发展，具有重要的战略意义。

数控化是全面创新机械产品的有效途径

机械产品的创新可以有多种途径，主要的有两种方法：一是创新工作原理或工作装置；二是创新运动的驱动和控制系统。传统机械产品的构成如图1所示，包括动力装置、传动装置、工作装置。工作装置的创新是根本性的，极为重要，千百年来，人们一直在不断创造出各种新的机械，形成了适用于完成各种不同任务的成千上万的机械产品。数控化则是对于机械运动的驱动和控制系统的创新，数控机械产品的构成如图2所示。

数控化是创新机械产品的有效途径，其核心的技术路线是用伺服电机驱动系统取代传统机械中的动力装置与传动装置，更重要的是用计算机控制系统对机械运动与工作过程进行控制。数控技术的核心是数字化，是先进的信息技术与自动控制、机械制造技术相结合的集成技术，是机械产品创新的使能技术。数控技术的应用引起机械产品本身的内涵发生根本性变化，使机械产品的功能极大丰富，性能发生质的变化，可以从根本上提高机械产品的水平和市场竞争力。

当前是中国机械产品升级换代的最佳机遇期

当前，我国机械工业正处于产品数字化发展时期，全世界的机械工业也正处于产品数字化发展时期。由“电气一代”到“数控一代”是一场深刻的变革，必然要经过艰难的攀登过程。在这方面，西方发达国家已经先行了60年，还要经过数十年才能完成这样一个历程。对于中国机械工业来说，“数控一代”是中国机械工业跨越式发展的最佳机遇。主要理由是：

（1）需求强大：需求是最强大的发展动力。由于国民经济持续快速发展，由于国际国内市场的激烈竞争，数控机械产品的市场需求越来越旺盛，企业产品创新积极性越来越高涨。我们现在面临的形势是：一要数控技术应用于中、低档机械产品，以提升产品的市场竞争力：二是要攻克高端数控机械产品，以满足经济、社会、国防等方面日益提高的需求。

（2）技术支持：数控技术的落后是长期以来制约我国机械产品创新与质量的一个重要因素。经过多年来对数控技术的持续攻关，特别是由于电机技术、功率器件技术、控制技术、计算机技术的突破性进展，我国的数控产业已经基本形成，国产经济型数控系统已主导国内市场，中档数控系统形成了产业规模，高档数控系统也已经掌握关键技术。我国的数控技术已发展到了技术成熟、质量可靠的阶段，全面推广应用的条件已经成熟。

（3）人才队伍与应用示范带动：数控机械产品的创新需要掌握数控技术、机械设计与制造技术、产品领域知识等复合型知识结构的人才，这也是长期以来影响我国机械产品创新的一个重要原因。经过多年努力，我们在人才队伍和应用示范方面已具备了良好的基础。

应用数控技术实现机械产品创新的技术路线

数控机械产品的出现是以数控加工机床的诞生为标志的。20世纪40年代未，美国帕森斯公司提出了应用计算机控制机床加工样板曲线的设想，并与麻省理工学院合作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床。它的诞生标志着机械制造数字控制时代的开始。

数控改造是一条可用较少投入有效提高现有机械性能的途径，很能说明数控产品创新的技术路线。以X52K立式铣床的数控改造为例，包括两个方面，首先是机床进给系统的改造，其方案是：将原工作台进给电机与齿轮进给箱拆除，将原普通丝杠替换为滚珠丝杠，然后用三个伺服电机分别驱动机床的升降、纵向和横向坐标轴，不仅机械传动系统大大简化，而且可实现精确的无级变速。

归纳起来，应用数控技术创新机械产品的设计流程如图3所示。先是进行总体方案设计，确定运动与控制方案，再是进行适配伺服驱动系统、适配计算机控制系统、研制应用软件系统以及设计机械、检测系统等方面的设计。

机械产品的全面创新与升级换代

机械产品数以万计，大都可以通过数控化实现产品创新，提升到“数控一代”的水平，从根本上提高产品的功能、性能和竞争力。数控化使机械产品装备了“大脑”，开辟了机械产品创新的广阔空间，不断引领机械产品攀登新的高峰；与此同时，在机械设计理论上和学术上能够做出高水平的贡献。除装备制造业和军工产品等领域，注塑类产品、数控编织机（见图4）、数控木工机械（见图5）、光刻机精密工作台（见图6）等都需全面创新、升级换代。《“数控一代”机械产品创新工程》的组织实施

《“数控一代”机械产品创新工程》既是技术推广工程也是产品创新工程：对数控技术而言是技术推广工程，对于各行各业的机械产品而言是产品创新工程。《“数控一代”机械产品创新工程》是一个复杂的大系统工程，必须依靠有组织创新和协同创新。

一有组织创新

充分发挥我国的制度优越性，总体规划、分步实施、重点突破、全面推进，动员千军万马，实行有组织的创新。

（1）总体规划、顶层设计：制定国家与各行业、各地方、各企业的数控化机械产品创新升级的总体规划和推广计划（路线图）。国家和行业主管部门与地方科技部门联动，行业和地方组织企业实施，中央和地方共同支持。要努力加强相关行业数控机械产品技术标准的制定，以推进数控技术的普及和提高。

（2）重点突破、典型示范：从全国范围内筛选代表性区域、行业和企业，由国家重点支持实施示范工程，然后进一步在全国范围内全面推广：

企业龙头企业实施、上下产业链互联

行业：典型行业示范、其他行业推广：

区域：重点区域入手、逐步全面铺开。

（3）技术攻关、推广应用：加强对数控机械产品共性关键技术的技术攻关，进而在行业内和地区内进行全面推广应用。

（4）人才培训、技术服务：学校、科研机构全面动员，大力开展数控机械产品创新设计的人才培养与专业培训，特别是要广泛动员与强力组织对广大企业家和设计工程师的培训。组织各方面力量，努力以几种模式提供数控机械产品创新设计的技术服务：1）企业委托设计；2）与企业联合设计；3）为企业进行人员培训，由企业自主设计。

二协同创新

以企业为主体、市场为导向、政产学研用紧密结合，推进协同创新。

（1）科技部、工信部等国务院有关部门将实行强有力的领导，建立领导机构，推进顶层设计，提供政策和资金支持，加强宏观管理。各行业主管部门和地方科技部门将加强组织实施管理，认真制定行业规划和推广计划，落实各方面保障措施。

（2）建立各个层面的产学研用创新联盟，将各行业、各地方具有技术优势的生产企业，高校、研究院所、用户企业组织起来，形成数控机械产品创新联盟。

（3）企业是面向市场的主体，是财政投入的主体，当然是技术创新的主体。市场的驱动和企业的积极性是产品创新成功的关键，必须从根本上调动企业家，管理者和工程师的积极性。同时，高校和科研院所中蕴藏着为我国机械工业贡献力量的巨大积极性，要采取有力措施，动员他们、组织他们、依靠他们。政产学研用协同创新，形成中国特色的“数控一代”机械产品创新体系，团结奋斗，努力完成这样一个伟大的创新工程。

3.阀门产品常见泄漏问题及解决办法 篇三

一、阀门产品的应用

在自然资源的开采中, 阀门能够应用在各种管道系统中, 主要是控制流体的压力、流向以及流量等方面。由于流体的种类、压力、温度以及物理化学等方面存在一定的差异, 使得其在管道运输时对控制与操作的要求不一, 使得阀门产品规格与类型具有多样化。因此, 科学的选择阀门是实现阀门各项功能的重要因素。

在工业行业的生产中对阀门的需求量非常大, 除了在新建的管道系统中有大量的应用之外, 阀门在日常生产工作的应用中常出现损坏的现象, 因此, 工业行业每年需要进行大量的维修和更新阀门。以大庆石油公司为例, 每年对阀门产品的需求量约为9万多个, 阀门采购费用约为9000多万元, 阀门规格以及品种多达2000多种, 阀门供应商有40多家, 所以, 选购质量过硬、性能稳定的阀门产品对于企业的生产具有重要的影响。在阀门的挑选过程中, 主要对阀门性能的要求在于: (1) 密封稳定、安全性能高。 (2) 强度高, 使用年限长。 (3) 开启方便, 易操作。 (4) 维修以及更换的操作简单。

二、常见的阀门泄漏问题以及解决措施

在工业生产的过程中, 阀门的泄漏是阀门产品主要出现的问题, 其根据泄漏的部位可分为内漏和外漏。外漏是指流体渗透到阀门外部, 而内漏所指的是由于阀门泄漏, 部分流体仍存在管道中, 这两种泄漏现象都与阀门产品的质量以及人员操作有直接关系。文章主要对内漏以及外漏问题进行分析。

1阀门产品的外漏原因以及解决措施

阀门产品的外漏表现主要有填料外漏、阀体外漏、阀体与阀盖连接处外漏。

(1) 当出现填料外漏的情况时, 首先应考虑的是填料的质量问题, 在高温高压阀门生产中, 填料的质量问题是第一关键点, 填料在高温高压的环境中, 若高压蒸汽对填料的第一圈进行冲开后, 那么其他的填料也很快被冲开。在此类阀门的运行中, 通常选择的是耐热性较好的石墨材料, 若不能够完全解决这一问题, 可以在石墨填料中加入钢丝或选择分层的填料方式, 在最下端的填料选择耐高温较好的石墨材料。高温高压阀门的应用中主要重视下述几个方面:①在安装完阀门后或关闭阀门后再次使用前, 需要将填料的螺栓重新固定一次。②在阀门的日常运用中, 一旦出现填料渗漏的情况, 需要立即将填料压实避免造成更大的损失。③在自然资源的开采管道中一般设有倒密封装置, 在阀门完全打开后倒密封装置能够起到保护填料的作用, 这需要将阀门完全打开, 不能处于半开半合的状态。④阀门是一项容易出现损坏的产品, 因此, 在日常使用中要注意对阀门的维修以及更换。常温常压阀门若设计科学合理则出现外渗的现象较少。

(2) 阀体外漏的主要原因是由于阀门的阀体有质量问题, 一般是由于铸造或锻造中出现的问题, 例如阀体有砂眼、气孔、缩孔以及夹渣等问题, 并且阀门在加工过程中没有对其探伤状况进行相关的检验, 或打压过程中报压时间过短。针对这一问题主要是在阀门采购是没有重视的阀门的质量检验工作, 导致了所使用的阀门出现阀体外漏的问题。

(3) 阀体与阀盖连接处外漏出现的原因有以下几个方面因素:①连接处的螺栓没有固定好。②连接处的密封垫片出现损坏。③阀门连接的螺栓设计有问题。因此, 一旦出现阀体与阀盖连接处外漏, 首先需要检查连接处的螺栓是否固定好, 然后检查连接处的密封垫片, 最后对阀门连接的螺栓设计进行质量检查, 一旦出现阀体与阀盖连接处外漏, 需要立即将阀门关闭, 然后进行检查, 并进行维修或更换阀门的对症处理。

2阀门产品的内漏原因以及解决措施

阀门产品内漏是其应用中常见的质量问题, 同时其也是观察阀门质量的重要指标。截断类阀门的主要功能就是截断或接通流体, 一旦出现内漏, 其本身也就失去了应用的价值。而内漏产生的原因比较复杂, 可以根据其出现的主体分为阀门质量问题以及操作人员技术问题。阀门质量问题主要有:①阀门在制造过程中出现较大的纰漏, 阀芯和阀座出现偏离, 并且密封面不完全吻合, 且出厂检验没有起到较好大质量纠正作用。②阀门制作材料的选择不当或热处理的操作不规范, 甚至部分阀门产品未经过热处理, 导致在使用过程中密封面出现形变。③部分供应商为了谋取利益, 将密封面的材料换成其他类型合金材料, 导致阀门的质量降低, 而企业在使用阀门时没有重视阀门封闭面的检验或没有能力进行检验。而操作人员技术问题主要表现在:①密封面在安装或使用中出现磕碰, 导致密封面损坏。②阀体在安装完毕后没有进行清扫, 导致剩余残渣或沙石残留在管道中, 在使用中颗粒物通过距离的冲击对密封面造成了影响, 从而导致出现了内漏。③在进行阀门关闭时大力撞击密封面, 导致密封面受损。

因此, 为了有效预防内漏情况的出现, 首先要规范阀门产品的采购检验, 优先选择ISO9001质量体系生产标准文件生产的阀门, 并且供应商需要提供各种产检报告, 并结合目前的阀门产品使用情况以及出现的问题进行不断更新和改进, 不断提高产品的质量以及检验方法, 并且操作人员在安装阀门要注意操作力度, 避免对密封面造成损伤, 同时对于重要的阀门要加强保养与维修。

结语

阀门的泄漏会导致环境污染以及企业经济受损, 而有害物质、腐蚀性高、具有放射性和易燃易爆流体的泄漏容易造成各种问题的出现, 因此, 研究阀门产品常见的泄漏问题与解决措施具有重要的现实意义。

参考文献