理工学院毕业设计开题报告题目：基于UG的炉顶放散阀三维设计与分析仿真(DN250～DN300)学生姓名：李小祥学号：09L*******专业：机械设计制造及其自动化指导教师：方忆湘（教授）2013年04月08日1文献综述1.1 引言阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。
用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多。
阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。
阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门，铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制等阀门材质。
阀门也是国民经济各部门不可缺少的流体控制设备之一, 使用量大、涉及面广、品种复杂, 其质量的好坏、技术水平的高低都直接关系到各个使用部门的安全生产、经济效益和长久发展。
随着国民经济的发展, 对阀门的结构设计、材料选用和生产加工工艺等提出了更高的要求。
1.2 阀门行业的现状改革开放以来, 随着各个行业的快速发展, 阀门行业也得到了快速发展, 生产厂家迅速增加, 生产水平有了较大提高, 阀门产量大幅度增加, 阀门市场的成套率、成套水平和成套能力都有了较大的提高。
仅浙江省从改革开放初期的十几家, 发展到目前的两千多家阀门企业, 销售收入达300多亿元。
特别是在浙江的杭州、宁波、台州、温州, 江苏的常州、苏州、盐城, 上海, 西南地区的成都, 西北的兰州, 安徽等地, 借助地区优势和国内外大型企业的投资, 逐步形成了完整的阀门制造生产产业链。
生产产业链的形成有利于阀门行业进行生产、质量、成本等控制, 使我国阀门行业朝着专业化、规模化、精品化的健康方向发展。
从总体上看, 我国阀门技术有了很大的进步, 目前已能设计、生产、检测十几大类、3000多个型号、40000多个规格的阀门产品。
十一五期间, 我国阀门行业研制了24通旋转阀、固体物料气力输送用阀( 旋转加料器、输送换向阀、滑板阀)、新一代高性能单双向密封的三偏心复合圈金属密封蝶阀、高温蝶阀、软硬密封高真空电磁阀和手动耐压阀、GK型管线球阀、镶嵌耐磨陶瓷密封圈的闸阀、球阀、调节阀。
此外还开发生产了高温高压Y型波纹管截止阀、低温波纹管氯气阀、亚临界和超临界高温高压截止阀、生物抗菌隔膜阀等。
一些企业生产的产品还填补了国内空白, 获得了国家专利。
例如杭州华惠阀门有限公司研发的超临界机组配套使用的一种新型高温高压减温减压装置(阀)及一种高性能全量型安全阀等在2008年分别获得国家专利; 浙江高中压阀门有限公司研制成功我国首台大型风洞排气节流调压阀; 国内冶金阀门龙头企业秦冶重工获得第八项阀门专利的节能节水长寿型热风阀; 这些产品的研发标志着我国阀门技术整体水平有了很大的提高。
然而国内阀门技术总体水平与世界发达国家相比还有一定的差距。
大部分国内企业只能生产技术含量低、附加值少的低端产品, 新产品开发也只是在原有产品上作些改进或者直接拷贝国外同类产品。
企业缺乏具有自主知识产权的核心技术, 缺乏具有国际竞争力的高端产品。
60万千瓦以上火电机组配套的高温高压阀门、核电阀门、石化行业配套的特殊阀门、高参数高性能安全阀等产品主要依赖进口。
阀门企业的研发动力不强, 对新产品研发不够重视, 阀门研发主要还是依赖于各研究机构。
1.3 阀门的种类阀门的种类繁多，有用于冶金、电力、煤炭除尘通风系统的电动、液动、气动、手动、电液动、自动通风、调节蝶阀; 用于煤气、热空气管网上的各种传动盲板阀、插板阀、多偏心软密封、硬密封蝶阀; 用于冶金高炉上的炉顶放散阀、煤气放散阀、均压阀,放风阀、废气阀、冷风阀、气体切断阀等;用于除尘系统的各种传动盲板阀、斜板(直板)尘气蝶阀、卸灰球阀、叶轮给料机、加湿卸灰机等; 用于炼钢转炉煤气回收系统的气动三通切换阀、水封逆止阀、旁通阀等; 用于给排水系统的水蝶阀、闸阀、截止阀、球阀、镶铜阀门等; 用于石化、电力、市政的各种高中压阀门。
1.4 阀门型号的编制表一阀门型号通常应表示出阀门类型、驱动方式、连接形式、结构特点、密封面材料、阀体材料和公称压力等要素。
阀门型号的标准化对阀门的设计、选用、销售提供了方便。
当今阀门的类型和材料越来越多，阀门的型号编制也愈来愈复杂。
中国虽有阀门型号编制的统一标准，但愈来愈不能适应阀门工业发展的需要。
目前，中国阀门制造厂一般采用JB/T 308-2004《阀门型号编制方法》；凡不能采用标准编号的新型阀门，各制造厂可按自己的需要编制型号。
《阀门型号编制方法》标准适用于工业管道用闸阀、节流阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、柱塞阀、旋塞阀、止回阀、安全阀、减压阀、疏水阀等。
它包括阀门的型号编制和阀门的命名。
1.5 炉顶放散阀(1) 有配重炉顶放散阀炉顶放散阀为炼铁高炉粗煤气系统设备，安装在高炉煤气上升管顶端，用以高炉休风检修时放散掉高炉内的煤气，起安全作用。
长久以来，国内炉顶放散阀一直采用重锤杠杆式结构，靠重锤重力实现关闭，由钢丝绳、卷扬机来克服重锤重力实现开启。
后来出现了由液压缸启闭形式，但重锤杠杆式结构一直没发生变化。
如图1 所示为传统重锤杠杆式结构炉顶放散阀，主要有拉环、拉杆、杠杆、阀盖、阀座、下壳和重锤组成。
重锤的质量占整台阀门重量二分之一以上，十分笨重。
这种阀门安装在几十米甚至上百米高的高炉炉顶端，显得非常笨重，也存在安全隐患。
国外开发出了无配重炉顶放散阀，价格昂贵。
开发适合中国国情的无配重炉顶放散阀刻不容缓。
(2) 无配重炉顶放散阀采用四连杆机构中的的曲柄摇杆机构，通过杆系优化，使阀盖关闭时机构处于死点位置，阀盖打开时远离阀门通径位置，阀盖密封面免受荒煤气流的冲刷。
如图2所示，该无配重炉顶放散阀包括阀体、阀盖和驱动装置。
阀体由阀座、中壳和下壳组成。
阀盖的启闭装置由大转臂及其大支座、小转臂及其小支座和大、小转臂之间的连接板等组成，阀盖与大转臂铰链连接，大转臂及其大支座在其支点铰链连接，小转臂及其小支座在其支点铰链连接，大转臂和小转臂均与连接板铰链连接，大支座和小支座置于机体上。
当连接板与大、小转臂之间连接的二销轴孔处于竖直位置时，启闭装置处于自锁状态，阀盖关闭。
当液压驱动装置拉动小转臂时，连接板与大、小转臂之间连接的二销轴孔偏离死点位置，小转臂绕其支点摆动并带动连接板，从而拉动大转臂绕其支点摆动，阀盖打开，并远离阀门通径，阀盖密封面免受荒煤气流的冲刷。
无配重炉顶放散阀利用四连杆自锁机构实现阀盖的启闭，结构巧妙，体积小，重量轻，起动动力小，使用安全、可靠。
各零部件选材及制作工艺合理，能满足高炉炉顶工况要求。
液压快开，密封副免受荒煤气冲刷，使用寿命长。
1.6炉顶放散阀常见的问题(1) 放散阀噪音炼铁高炉炉顶放散阀的放散噪声,是炼铁系统最为突出的噪声源之一。
据有关资料介绍,其噪声级一般在110至120分贝,甚至更高。
如此强烈的噪声不仅严重污染厂区环境,而且影响职工及居民的正常工作和生活,甚至给安全生产造成威胁,成为一种突出的公害。
炼铁高炉炉顶放散噪声系喘流喷注噪声,它是来自高炉炉体内的气体在一定的温度和压力下,从高炉炉顶放散阀阀口高速喷出,与周围相对静止的空气冲击剪切,引起气体急剧的扰动。
同时,高速气流冲击高炉煤气上升管及放散阀组件而使之产生强烈的机械噪声。
这种噪声一部分随气流自放散阀口向外辐射,另一部分由放散阀阀座、阀壁和高炉煤气上升管管壁向外辐射,其噪声特性是中低频,宽频带,而且声级高,传递远,危害大。
(2) 放散阀封闭不严随着冶炼强度的提高，天铁高炉相继采用了新型型液动炉顶放散阀（简称放散阀），取代了原来采用配重结构的放散阀。
该阀的主要优点有：可以承受额定压力，体积轻便灵活且操作方便，实现对放散阀的控制。
然而使用中发现此休风放散阀存在如下问题：在休风放散阀开关时经常出现开关不到位，密封面不严等问题，导致高炉二次休风这样不仅增加了工人的劳动强度，而且耗费了宝贵的休风时间。
(3)脱盐水介质使用衬胶蝶阀、衬氟隔膜阀使用寿命短脱盐水介质中含有低浓度的酸或碱，它们对橡胶有较大的腐蚀性。
橡胶的被腐蚀表现为膨胀、老化、强度低，用衬胶的蝶阀、隔膜阀使用效果都差其实质就是橡胶不耐腐蚀所致。
后衬胶隔膜阀改进为耐腐蚀性能好的衬氟隔膜阀，但衬氟隔膜阀的膜片又经不住上下折叠而被折破，造成机械性破坏，阀的寿命变短。
现在最好的办法是用水处理专用球阀，它可以使用到5至8年。
1.7 阀门的驱动方式1.7.1电力驱动阀门电力驱动阀门是常用的驱动方式的阀门，通常称这种驱动装置形式的驱动装置为阀门电动装置，阀门电动装置的特点如下：启闭迅速，可以大大缩短启闭阀门所需的时间；可以大大减轻操作人员的劳动强度，特别适用于高压、大口径阀门；适用于安装在不能手动操作或难于接近的位置，易于实现远距离操纵，而且安装高度以不受限制；有利于整个系统的自动化；电源比气源和液源容易获得，其电线的敷设和维护也比压缩空气和液压管线简单得多。
阀门电动装置的缺点是构造复杂，在潮湿的地方使用更为困难，用于易爆介质时，需要采用隔爆措施。
阀门电动装置一般由传动机构(减速器)、电动机、行程控制机构、转矩限制机构、手动-电动切换机构、开度指示器等组成。
阀门电动装置按所驱动的阀门类型不同，可分为Z型和Q型两大类。
Z型阀门电动装置的输出轴可以转出很多圈，适用于驱动闸阀、截止阀、隔膜阀等；Q型阀门电动装置的输出轴只能旋转90。
，适用于驱动旋塞阀、球阀和蝶阀等。
按其防护类型有普通型、隔爆型(以B表示)、耐热型(以R表示)和三合一型(即户外、防腐、隔爆，以S表示)。
1.7.2 气动和液动阀门气动阀门和液动是以一定压力的空气、水或油为动力源,利用气缸(或液压缸)和活塞的运动来驱动阀门的，一般气动的空气压力小于0.8MPa,液动的水压或油压为2.5MPa 至25MPa。
如用于驱动隔膜阀；回转型气、液驱动装置用于驱动球阀、蝶阀或旋塞阀。
液动装置的驱动力大，适用于驱动大口径阀门。
如用于驱动旋塞阀、球阀和蝶阀时，必须将活塞的往复运动转换面回转运动。
除了采用气缸或液压缸的活塞来驱动外，还有采用气动薄膜驱动的，因其行程和驱动力较小，故主要用于调节阀。
高炉炉顶放散阀的驱动液压装置(图3),它包括油箱、高压油泵、背压阀、阀台供油管、第一液控单向阀、第一单向节流阀、第一高压球阀、第一油管、第二高压球阀、第一高压软管、液压缸、第二高压软管、第三高压球阀、第二油管、第四高压球阀、第二单向节流阀、第二液控单向阀、液压方向阀、阀台回油管,高压油泵由阀台供油管与液压方向阀的第一输入端相连接,油箱由阀台回油管与液压方向阀的第二输入端相连接,阀台回油管上设有背压阀；液压方向阀的第一输出端由第一油管与第二高压球阀的输入端相连接,第一油管上依次设有第一液控单向阀、第一单向节流阀、第一高压球阀,第二高压球阀的输出端由第一高压软管与液压缸相连接；液压方向阀的第二输出端由第二油管与第三高压球阀的输入端相连接,第二油管上依次设有第二液控单向阀、第二单向节流阀、第四高压球阀,第三高压球阀的输出端由第二高压软管与液压缸相连接；其特征在于：背压阀与液压方向阀之间的阀台回油管上接通一低压油管,低压油管与低压油泵相连接，它能防止液压缸、油管内液压油的排空,保证炉顶放散阀的动作真正可靠。