石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制 76页

'石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第1章1．1先导式泄压阀技术第1章绪论1．1．1先导式泄压阀的介绍先导式泄压阀是一种结构新颖的安全阀。主要用于石油天然气、化工、电力、冶金和城市燃气等领域，是受压设备、容器或管路上的最佳超压保护装置。其主要优点是变弹簧直接作用为导阀间接作用，提高了动作的灵敏度，而且主阀采用套筒活塞式，双重密封阀座结构，动作精度高、重复性好、回座快、不泄漏、能带高背压排放、工作寿命长、工作稳定可靠，它还可在线调校，反复启跳排放后，仍然能自动回座，关闭严密，操作维护方便。广义安全阀包括安全阀(Safetyvalve)、泄压阀(Reliefvalve)、安全泄压阀(SafetyReliefvalve)。先导式泄压阀是安全泄压阀的一种。按照《(ASME锅炉及压力容器规范》第一篇中所阐述的定义来理解：(1)安全阀(SafetyValve)一种由阀前介质静压力驱动的自动泄压装置。其特征为具有突开的全开启动作。用于气体或蒸汽的场合。(2)泄压阀(ReliefValve)又称溢流阀，一种由阀前介质静压力驱动的自动泄压装置。它随压力超过开启压力的增长而按比例开启。主要用于流体的场合。(3)先导式泄压阀(PilotOperationSafetyReliefValve)又称安全溢流阀，一种由介质压力驱动的自动泄压装置。根据使用场合不同既适用作安全阀也适用作泄压阀。先导式泄压阀在我国俗称为脉冲式安全阀，先导式泄压阀是主泄放装置与一个自驱动的、辅助的泄压阀相联接的，并受其控制的泄压阀。是一种依靠从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀。该导阀是符合标准要求的直接线载荷式安全阀。主要用于火电机组、石油化工系统。它的适用范围是：管道口径特大的、开启压力较高的、密封要求高的、安全阀出口有较大附加背压力的场合。先导式泄压阀基本结构由三部分组成：主阀、导阀或称副阀、浮动堵阀。正常工 第l章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制作状态时，主阀和导阀都保持密封状态，此时导阀的进口腔室，主阀活塞式阀瓣的上腔和主阀进口都具有同样的介质压力。此时浮动堵阀处于悬浮状态。当先导式泄压阀主阀进口压力升高到要求的开启(或整定)压力值时，导阀开启。导阀开启后瞬时，主阀活塞时阀瓣上腔的介质通过导阀很快泄出，几乎同时浮动堵阀靠向一边进行密封。浮动堵阀密封后，将主阀进口通向主阀活塞式阀瓣上腔的流道封死，但主阀进口和导阀进口腔室仍旧连通。因此主阀阀瓣迅速升起达到全开，先导式泄压阀处于排放状态。当先导式泄压阀进口压力下降到标准规定的回座压力值时，导阀阀瓣回座，导阀回复到密封状态。此时浮动堵阀迅即回到悬浮状态，而主阀进口介质压力迅速进入主阀活塞式阀瓣的上腔。由于主活塞式阀瓣的活塞有效面积大于主阀阀瓣密封面中径的面积，因此主阀迅速关闭。此时先导式泄压阀回复到正常工作状态。先导式泄压阀合理、正确的使用、选型，对设备、系统的安全、可靠、平稳的运行起着至关重要的作用。保护人员和设备安全是所要考虑的头等重要的事情，只有最可靠的安全阀才能担当这样的关键角色。先导式安全阀既可以突然起跳，也可以调节式设计。1．1．2先导式泄压阀系列先导式泄压阀型号的编制各个产品具有不同的规则，本论文根据某公司的产品系列来介绍其型号种类，并根据其型号的选用规则设计计算机辅助设计选型系统。先导式泄压阀是主泄放装置与一个自驱动的、辅助的泄压阀相联接的，并受其控制的泄压阀。先导式安全阀既可以突然起跳也可以调节式设计，这些阀门适用于希望维持的系统工作压力很接近于阀门整定压力(工作压力)的场合。·2900MPV／突然起跳，非流动先导式泄压阀：2900PV突然起跳，非流动先导阀在整定压力下全开启，且具有极小的启闭压差的优越性能。／调节式，非流动先导式泄压阀：2900MV先导式泄压阀是一个非流动调节式先导阀，具有稳定的、优越的操作性能。·3900hipV2 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第1章／突然起跳，非流动先导式泄压阀：3900PV突然起跳，非流动先导阀在整定压力下全开启，且具有极小的启闭压差的优越性能。／调节式，非流动先导式泄压阀：3900MV先导式泄压阀是一个非流动调节式先导阀，具有稳定的、优越的操作性能。·4900MPV／突然起跳，非流动先导式泄压阀：4900PV先导式泄压阀是第一个无管的起跳式阀门，在整定压力下全开启，且具有最小的启闭压差。／调节式，非流动先导式泄压阀：4900MV先导式泄压阀是第一个无管的调节式阀门，具有稳定的、优越的操作性能。1．1．3计算机辅助设计技术发展状况与趋势90年代以来，随着以计算机技术为支柱的信息技术的发展，世界经济格局发生了巨大的变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，经济循环加大、加快，市场竞争日趋激烈。同时，产品由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子产品方向发展，技术含量大为增高；社会的消费观念也不断发生变化，产品的功能已不再是消费者决定购买的最主要因素。产品的创新性、外观造型、宜人性、环保性等因素愈来愈受到重视，在竞争中占据突出地位。这种趋势促使企业在着手进行新产品开发时把面向产品的创新性、外观造型、人机工程等的设计提到一个新的高度，从而也迫切要求对设计的研究能有进一步的突破，以提高企业形象、产品设计水平和市场竞争力。正因如此，对于产品设计领域的研究逐渐受到了国内外学者的关注。特别是近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体、虚拟现实等技术的发展和CAD／CAM应用的逐步深入，现代工业设计理论与方法的研究有了长足的进步，计算机辅助工业设计(ComputerAidedIndustrialDesign，CAID)技术已成为CAD／CAM、先进制造与自动化技术领域的研究热点。计算机辅助设计技术发展趋势：现代产品设计的发展方向是当今任何一个国家，若其要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势，尤其要在高新技术产品的创新设计与开发能力上取得优势。否则，在强大的国际竞争压力下将难以生 第l章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制存，难以发展。以产品设计为核心的现代工业设计是跨越21世纪的设计。其发展方向应与产品设计制造的整体发展趋势保持一致，并在如下3个方面作出贡献：①在创造性、发明性的探索性设计和创新性设计方面，要充分利用科技新成果，发挥设计师的最大潜能，以实现标新立异的设计创新；②在以信息技术为代表的高科技应用方面，要充分利用各种新兴技术、新型材料、新式能源，并结合市场需求，以实现世界的又一次“工业大革命”；③在工业设计与工程设计的一致性方面，要充分协调好设计功能和形式两个方面的关系，使两者逐步走向融合，最终实现以人为核心、人机一体化的智能集成设计体系。与建筑、机械等其它CAD技术相比，CAID技术的研究进展相对迟缓。客观上主要是因为工业设计的综合性和复杂性。CAID存在的主要关键技术问题可归纳如下：①现代设计方法学的研究。立足于现代工业设计的发展方向，从设计对象自身出发，用类似的、精确的方法对定性的设计过程及设计方法进行研究，以奠定CAID的理论基础；②创新设计技术的研究。研究设计思维过程和计算机支持下的设计过程遵循的原则和规范；探讨各类创新技法，深入研究创新设计的原理、方法和技术；③设计过程中的智能技术研究。研究设计过程及其评价过程中的智能支持技术；研究面向工业设计的智能支持系统；④设计过程中并行、协同、全生命周期设计技术研究。研究设计过程中考虑制造、成本等因素的并行设计技术；研究设计过程中不同或相同领域的设计师之间的协同设计技术；研究面向全生命周期的绿色设计技术；⑤设计过程中的人机交互技术研究。在传统交互手段的基础上，研究在VR等新兴技术支持下的人机交互技术。从设计的本身角度看，随着CAD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展，使得对设计过程必然有更深的认识，对设计思维的模拟必将达到新的境界。CAD将使设计朝着多元化、优化、一体化的方向发展，人机交互方式更加自然，创新设计的手段更为先进、有效。从整个产品设计与制造的发展趋势看，并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、全生命周期设计等设计方法代表了现代产品设计模式的发展方向。随着技术的进一步发展，产品设计模式在信息化的基础上，必然朝着数字化、集成化、网络化、智能化的方向发展。4 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第1章1．1．4国内先导式泄压阀技术的研究现状目前国际上生产先导式泄压阀影响较大的公司如：安德森一格林伍德公司(AndersonGreenwoodCo．)、德莱赛有限公司(DresserCo．)，在先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统方面正处于研制阶段。选型设计的标准基于ASME、API规范。先导式泄压阀主要用于火电机组、石油化工系统。它的适用范围是：管道口径特大的、开启压力较高的、密封要求高的、安全阀出口有较大附加背压力的场合。先导式泄压阀的合理、正确的使用、选型，对设备、系统的安全、可靠、平稳的运行起着至关重要的作用。保护人员和设备安全是所要考虑的头等重要的事情，只有最可靠的安全阀才能担当这样的关键角色。先导式安全阀既可以突然起跳，也可以调节式设计。1．2石油化工行业安全的重要性1．2．1石油化工安全生产的特点石油化工业是以石油或天然气为原料，经过化工过程而制取各种石油化工产品的工业。石油化工在世界上发展的历史已经很久，早在第一次世界大战期间就有萌芽，但发展缓慢，直到第二次世界大战期间，石油化工有了飞跃发展。目前，欧美和日本等工业发达国家的石油化工业最为发达，已成为国计民生中不可缺少的重要行业。我国的石油化工业是二十世纪六十年代新兴的行业。石油化工生产主要由石油炼制，化肥、化纤、合成橡胶和塑料等几个行业组成，其主要原料来源于石油和天然气。我国的石油化工业每年为国家提供大量的石油产品、化肥、合成纤维、合成橡胶和塑料，以及一些基本化工原料，不但保证了国内市场需要，而且部分产品打入了国际市场，其产品对发展工业、农业、科学技术和巩固国防方面发挥了重要作用。石油化工业是我国国民经济中的重要组成部分。石油化工业生产是一种高危险性的行业，一旦发生火灾、爆炸事故，往往造成较大的伤亡或财产损失后果。从安全的角度分析，它不同于冶金、机械制造、基本建设、纺织和交通运输等行业。1．2．2石油化工行业工艺装置的危险性泄漏和静电。设备和管道在正常操作下不严密会产生泄漏，如泵、压缩机等动设5 第1章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制备及阀门、法兰、取样口、放凝口等静设备都可能发生泄漏，从而引发爆炸事故；设备腐蚀穿孔、机械破坏、设备和管道内物料流速过快或电荷积聚，产生静电而发生爆炸等。超温、超压。可能导致装置超温、超压的原因包括：活性物质激烈反应引发的内部爆炸；被外部火灾包围导致装置强度降低而爆炸。设备内爆及管道破裂。石油化工生产由于高温、高压，许多聚合反应压力高达上千帕，压力高，聚合过程中要防止设备发生内爆形成的破坏，在评价时应考虑泄压的厂房设备和抑爆措施。对于管道，要考虑一旦发生破裂，可燃介质大量泄漏，形成爆炸性空间的可能性。1．3本文的研究内容和目的综上所述，石油化工行业具有专业性强、危险性高的行业，不仅涉及到人民生命财产的安全而且涉及到人类生存环境的安全。本文通过先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统的研制，有助于快捷、合理．、正确的选择适当的安全防护产品，避免主观性和盲目性。6 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第2章第2章先导式泄压阀遵循的规范及标准2．1ASME美国机械工程师协会>ASME英文全称为Americansocietyofmachanicalengineers。>本国际规范或标准是按照符合美国国家标准准则的认可程序制定的，它是美国国家标准。>ASME第1规章及第VIII规章规定了先导式泄压阀的相关要求。ASME第1规章关于先导式泄压阀的相关规定条件要求整定压力阀门整定压力不可超过1．03倍的设计压力。对于饱和蒸汽，阀门的整定压力范围不可超过最高阀门整定压力的10％。启闭压差对于整定压力超过lOOpsig的阀门，启闭压差应在2％和4％之间；对于整定压力小于或等于lOOpsig的月gf-j，启闭压差应为2。4psig。泄压后阀门的关闭压力应不低于它们的整定压力的96％。开启压力公差压力高于15psig，小于和等于70psig时公差为_2psig；压力高于70psig，小于和等于300psig时公差为±3％；压力高于300psig，小于和等于1000psig时公差为±10psig；压力超过1000psig时公差为±l％。关闭压力偏差最小启闭压差一在不考虑整定压力时为2psig；对于压力超过lOOpsig时，启闭压差应不小于整定压力的2％。最大启闭压差一泄压后，整定压力高于或等于375psig的所有阀门应在不低于整定压力的96％下关闭。对于压力低于375psig时，启闭压差应不超过下表中规定值：整定压力psigl15-66l67-250I251-374最．大启闭压差l4I设定压力的6％15pingI密封性能密封性能测试应在最大的要求工作压力下操作，但该压力不超过阀门的回座压力。当测试时，无可见泄漏的阀门可被认为是不漏的。7 第2章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制ASME第Ⅷ规章关于先导式泄压阀的相关规定条件要求选型应防止设备或管道压力超压高于最大许用工作压力的10％。整定压力阀门的整定压力不允许超过容器的最大许用工作压力。先导式泄压阀的整定压力允许偏差(正或负)：对于压力低于或等于整定点允许偏差70psig(483KPa)时不允许超过2psig(13．6KPa)：对于压力高于70psig(483KPa)时不允许超过3％。按照ASME第VIII规章设计和进行排量测试的阀门可以调整为7％的启闭压差启闭压差。规范要求密封性能测试应在最大要求的工作压力下进行，这个最大压密封性能力不超过阀门的回座压力。用水或蒸汽测试时，无可见泄漏的阀门可以认为是充分密封的。用空气进行的泄漏测试应根据工业标准。2．2API美国石油组织推荐标准>API英文全称为Americanpetroleuminstitution。>推荐的准则主要涵盖了泄压装置技术要求。>本准则中使用的术语泄压阀包括用于可压缩流体的安全泄压阀和用于液体的泄压阀。本准则涵盖了天然气，水蒸气和液体工况。>本推荐标准是石油行业工作多年的工程师的经验总结，涉及到泄压阀的设计、选型和安装。>本推荐标准中要求或信息是ASME锅炉压力容器规范的第八章的补充规定。2．3ISO4126-1：1991《安全阀第1部分：一般要求》>ISO4126-1：1991对应的国内标准是GB／T12241—2005《安全阀一般要求》。>本标准规定了安全阀的术语、设计和性能要求、试验，排量确定，当量排量计算，标志和铅封，质量保证体系以及安装、调整、维护和修理等一般要求。>本标准适用于流道直径大于或等于8mm，整定压力大于或等于0．1MPa的各类安全阀。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第2章2．4本章小节本章主要介绍了先导式泄压阀设计、制造时所遵循的标准规范要求。从整体上对先导式泄压阀的选型进行限制，以满足相关的标准规范。9 第3章石油化工行业先导式泄压阎的计算机辅助设计选型系统研制第3章先导式泄压阀计算机辅助设计选型的基本特征参数的选择与确定3．1先导式泄压阀的状态要求、流体特性眨1先导式泄压阀是一种结构新颖的安全阀。主要用于石油天气、化工、电力、冶金和城市燃气等领域，是受压设备、容器或管路上的最佳超压保护装置。其主要优点是变弹簧直接作用为导阀间接作用，提高了动作的灵敏度，而且主阀采用套筒活塞式，双重密封阀座结构，动作精度高、重复性好、回座快、不泄漏、能带高背压排放、工作寿命长、工作稳定可靠，它还可以在线调校、反复启跳排放后，仍然能自动回座，关闭严格，操作维护方便。／在先导式泄压阀选型前，使用者应了解状态要求。在API标准中确立了泄压装置的选型规则，是对泄压装置的一般规定，且API允许泄压装置的制造商有自己的标准，例如不同于APIRP521中所列出的流量系数和校正系数。对于气体、汽体和蒸汽的应用，利用APIRP520的K。值和APIRP526中的有效面积，按照APIRP526规定来选择先导式泄压阀。／选型公式中符号或参数(选型公式见第4．1章节)A。为防止容器或系统压力超过容器或系统最大允许工作压力所规定的范围，所需要的先导式泄压阀流道面积。美制单位in2；公制单位mm2。C无量纲数值：用气体或蒸汽的比热比表示(见表3-1和3-2)。k等压比热Cp与等容比热Cv的无量纲比值。K流量系数(K。xO．9)。根据阀门型号和介质类型选择该值(参考用于正常值的选型公式)。l(b无量纲值，用于校正背压对阀门排量的影响，对于先导式泄压阀取值1。l(c其它安全措施(如防爆膜)联合应用系数，本论文仅限先导式泄压阀取值l。l(d和安全泄压阀实际与理论流量有关的无量纲值。根据阀门型号和介质类型选择该值(参考用于正常值的选型公式)。k无量纲值，用于因流体粘度影响而使安全泄压阀排量减少的校正。10 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章K。无量纲系数，用来校正选型公式中单位类型。M气体或水蒸汽的分子量。MAWP最大许用工作压力。P安全泄压阀的整定压力，用表压表示。P。阀门出口处的表压。P。泄压阀进口处的额定流动压力，以绝对压力(psia)表示。这个值是铭牌上先导式泄压阀的整定压力加上过压，加上大气压力。参考第3．6．3“整定压力和过压的关系”章节。P：阀门出口处的压力，以绝对压力(psia)表示。这个值和额定流动压力值同时存在。Q单位时间内体积排量。R雷诺数，用于获得粘度校正系数”K，”的无量纲数。P介质的密度S。比重。无量纲数，是某一流体的密度和标准流体密度的比值。T阀门进口处的温度，以绝对温度表示。W单位时间的质量流量。Z空气或水蒸汽的压缩系数。如果未知，取Z=l。／流体特性表3-1--气体常数C(部分)kCkCkCkC1．073221．083251．093261．123291．133301．1433l1．153321．193361．203371．213381．223391．263431．273441．293461．30347l-313481．323491．333501．363531．403561．413571．663771．673781．68379“k”和“C”的相互关系用等式表述为：C=520(3-1) 第3章石油化工行业先导式泄压阎的计算机辅助设计选型系统研制表3—2用于普通流体的常数和排量换算系数(部分)气体＆蒸汽相液相流体GkM沸点F临界温度F空气=1水=1Styrene1．07104．13．60．906293706MethylButane1．0872．152．490．62582370Cyclohexane1．0984．162．9050．779177538Benzene1．1278．112．6960．879176551EthylA】cobol1．】346．07】，590．78917r3469Acetaldehyde1．1444．051．5210．78368370Propylene1．1542．081．4530．609-54197EthylChloride1．1964．522．2270．90354369MethylAlcohol1．2032．041．110．792149464CarbonDisulfide1．2176．132．6281．263116523Ethane1．2230．071．040．546—12790Acetylene1．2626．040．899—11997NaturalGas1．2719．000．6556SulfurDiOXide1．2964．062．211．43414315DiOXide1．3044．011．5191．1011288Methanel。3116．040．554O．415-258—116HydrogenSulfide1．3234．071．176-76213Ammonia1．3317．030．588O．817-27270Chlorine1．3670．902．451．58-30291Airl。4028．97l-222Hydrogen1．412．0160．0690．0709-423—400Helium1．664．00O．138-451—450Argon1．6739．941．3881．65-301—1883．2先导式泄压阀的型号、相关参数及数据库／先导式泄压阀系列相关的数据库表先导式泄压阀系列在第1．I．2章节中进行了描述，表3-3ValveCSeries记录了先导式泄压阀的基本信息。数据表结构如表3-3所示。表3-3先导式泄压阀系列表ValveCSeries字段名称含义数据类型SeriesID系列编号]ntSeriesName系列名称Char(20)Stage启跳方式Char(20)Maindrawin宜主阀部件图文件名Char(20)Pilotdrawing导阀部件图文件名Char(20)数据表中的主阀部件图及导阀部件图在本论文中仅给出了一部分图形，用于选型结果输出时调用。该图形使用3D设计软件(Pro／E)绘图并生成JPG文件格式供软件调用。部分主、导阀部件图见图3—7，表5—3及表5—4中的部件图也可参考。先导式泄压阀系列外形相关尺寸的数据表3—4ValveDimension记录了先导式泄压阀所有系列的外形尺寸数据及重量。这些数据是为客户在安装时所需要考虑的安装空12 石油化I行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章间提供依据。数据表结构如表3-4所示。外形尺寸位置见图3-1。表3-4先导式泄压阀尺寸及重量表ValveDimension图3-I外形尺寸图／先导式泄压阀分为主阀和导阀，型号及相关参数的编制各个厂家不同，以下系列编码仅在本论文范围内适用，便于理解。先导式泄压阔型号编码是以简短的文字、符号或数字、号码来代表阀门规格或类别及其他有关参数的一种管理工具。凭借编码能使各种信息资料传递迅速、意见沟通更加容易。／2900POSRV(先导式泄压阀)主阀编码见图3—2编码规则如表3-5所示。表3-52900主阀编码规则其中：夺POSRV(pilotoperatedsafetyreliefvalve)段代表先导式泄压阀系列代码，2900系列固定为29，占2位。系列代码在第5．3章节中图5-3选型窗口中由客户输入。夺压力等级段代表该阀门设计压力，占2位。压力等级在第53章节中图5—3选型窗口中由客户输入。 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制图3-22900POSRV主阀编码压力等级代码含义如表3-6所示。表3-6压力等级代码代码含义代码含义代码含义051501b149001b103001b126001b1515001b1825001b◆喷嘴段代表该阀门喷嘴大小，占l位。喷嘴在第5．3．2章节中经计算确定并根据第3．3．3章节中标准节流孔面积进行比对选择，喷嘴代码见第3．3．3章节，参见表3—16及表3—18。令材料段代表该阀门主阀及导阀的主要材料，占2位。材料的选择在第3．10章节中作了可选择范围的限定及数据库的建立。材料代码的含义如表3-7所示。表3-7材料代码代码含义代码含义代码含义代码含义CC碳钢A2内部合金钢20#Cl316不锈钢D2内部双相钢A1表面合金钢20#A4全部合金钢20#D1表面双相钢D4全部双相钢14 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章全部nl表面HastelloyH2内部HastelloyH4M1表面MoneiHastelloyM2内部MonelM4全部MonelS4全部316令密封设计段代表该阀门的密封形式，占2位。密封形式在第3．13章节中作了详细的描述，密封设计受介质运行温度及压力的限制，在程序运行中自动选择。密封设计有三种形式：MS代表金属密封；DA代表“0’’形圈密封；TD代表Thermodisctm密封。令软体材料段代表密封材料名称，占l位。软体材料在第3．13章节中作了详细的描述，其选择受介质运行温度及压力的限制，在程序运行中自动选择(当有多种选择时需要客户手动选择，见第5．3．4章节中图5-5)。软体材料有五类材料，如表3—8所示。．表3-8软体材料代码代码含义BChemraz／BunaN(Nitrile)腈VViton(Fluorocarb)碳氟化合物EEthylene／Propylene乙耋￡KKalrez／Neoprene／S订icone氟丁橡胶／硅树脂TTeflon特氟纶◆进口面段代表该阀门在连接时连接端面的形式，占2位。由客户自主选择输入见图5-3。进口面有15种形式，具体如表3—9所示。表3-9进口面代码代码含义代码含义代码含义RFRaisedFaceRJRingJointLMLargeMaleSMSmallMaleLFLargeFemalSFSmallFemalLTLargeTongueSTSmallTongueLGLargeGrooveSGSmal1GrooveLJLensJointBWButtWeldSWSocketWeldGLGraylocOCOteco◆介质段代表该阀门通过的介质名称，占2位。介质是由客户输入的基本数据参数，输入界面见图5-3。常用的介质见表3—2。15 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制介质按照流动状态分为三类：GS代表气体或空气；LA代表液体；SS代表蒸汽。／3900POSRV主阀编码见图3-3l11／23905B—CC—DA—RF—GSlO12全通径1416图3—33900POSRV主阀编码编码规则如表3-10所示。表3-103900主阀编码规则其中：◆进口尺寸段代表该阀门的进口尺寸大小，占2位。进口尺寸由客户在输入基本数据参数时输入，见第5．3．1章节中的图5-3，并由程序根据第3．3．3章节中表3-15及表3—17的进出口尺寸要求进行选择确定。夺POSRV、压力等级、喷嘴、材料、软体材料、进口面及介质段与表3-5中段含义及数据类型相同，其中B代表全通径。其所对应的选择范围见图3-3中所示。／3900POSRV导阀编码见图3—439PV及39MV导阀是用于2900和3900系列阀门的启动机构。编码规则如表3—11所示。表3-113900POSRV导阀编码其中：◆先导阀段代表该阀主阀代码，3900系列固定为39，占2位。16 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章令导阀类型段代表导阀的起跳方式，占2位。起跳方式的选择由客户自主进行确定，在图5-3中所示的界面中进行输录。导阀起跳方式有两种方式：PV代表起跳式导阀；Mv代表调节式导阀。图3-43900POSRV导阀编码◆压力等级段代表导阀的压力范围，占2位。导阀的压力等级根据主阀的压力等级进行选择，其代码含义如表3-12所示。表3-12导阀压力等级代码代码含义代码含义代码含义0715"～750psig37751’--3750psig723751～6250psig◆材料、软体材料及介质段与表3-5中段含义及数据类型相同。其所对应的选择范围见图3-4中所示。令阀盖段代表该阀阀盖的封闭方式，占2位。先导式泄压阀导阀的阀盖只有一种即BN，其代码含义为封闭式阀盖。／4900POSRV主阀编码见图3-5编码规则如表3—13所示。表3-134900主阀编码规则表3-13中所有段的含义与表3-5中段含义及数据类型相同。其所对应的选择范围见图3-5中所示。17 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制图3-54900POSRV主阀编码／4900POSRV导阀编码见图3-6图3-64900导阀编码编码规则如表3—14所示。表3—14中所有段的含义与表3-11中段含义及数据类型相同。其所对应的选择范围见图3-6中所示。表3-144900导阀编码／先导式泄压阀型号相关的数据表表3—15ValveCTypeBasic记录了先导式泄压阀型号的基本信息。数据表结构如表3—15。3．3阀门进出口径的确定 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章阀门进出口径的确定是与系统运行情况相关联的，确切的讲是与系统的安全需要所达到的排量相关的。阀门的排量与节流孔尺寸是相关联的，同时还受压力范围的限制。进出口尺寸及节流孔面积之间的关系见本章节中的第3．3．3节。在第5．3．1章节中的基本数据输录界面中的进出口尺寸可以输入也可不输入，系统会自行计算核验．输入界面见图5-3。3．3．1进口管道表3—15先导式泄压阀型号表ValveCTypeBasic字段名称含义数据类型PilOtID主阀、导阀编号IntPpilottYpe导阀启跳方式IntIntletsize迸口尺寸DoublePressureclass压力等级DoubleSpray喷嘴Char(20)MaterialFormID材料IntSofttype密封方式IntSoftmaterial软体材料IntFlangestatus进口面SmallIntMed【ium介质Char(20)Valvetop阀盖Char(50)3．3．1．1流量阀门进口管道的设计应确保阀门能正常操作，这就要求设计时须考虑到流量在进口管道引起的压降。管道系统中容器和泄压阀之间过多的压力损失不利于阀门的性能。3．3．1．2振动在进口管道上的振动会引起泄压阀阀座的泄漏或管道的疲劳失效。在某些情况下，这两种情况都可能同时发生。在进口管道上发生的大多数振动都是随机的而且复杂。这些振动会引起阀瓣密封面和喷嘴密封面的来来回回的相互冲击，从而导致密封面的损坏。他们也可能引起密封面之间存有间隙，或引起某些阀门零件过早的疲劳失效。3．3．1．3阀门进口处的压力损失由于泄压阀进口处的摩擦造成的过多压力的损失将引起阀门的快速开启和关闭或频跳。频跳会导致排量减少和密封面的损坏。压降是由泄压阀进口管道内或进入进口管道时的摩擦产生的。3．3．2排放管道3．3．2．1一般要求19 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制排放管道的安装应保证阀门能正确操作，有足够的排放区域，同时也应考虑特殊阀门结构的背压的影响。还应考虑系统的排放空间、泄压阀的外形结构和系统中阀门的整定压力的关系。排放过程中的自动冷却能使阀门出口和排放管道剧烈振动，选择的材料应避免脆性断裂的敏感性。3．3．2．2背压极值当设计排放管道时，应考虑附加背压和排放背压对阀门操作特性的综合作用。排放管道系统应确保背压不超过系统中具有最低背压极值的泄压阀所确定的值。3．3．2．3先导式泄压阀的特殊要求在正常运行情况下，先导式泄压阀通常排放到大气中去，因为在运行时的排放很轻微。当不允许排放到大气中去时，可以通过附加管道系统排放到安全区域。3．3．3进出口尺寸及节流孔面积(仅列出3900及4900系列)3．3．3．1先导式泄压阀进出口尺寸及节流孔面积的确定是根据材料性能、压力等级、温度等级等因素综合考虑，经过计算与标准值比较最终确定。3．3．3．2先导式泄压阀3900系列进出口尺寸、节流孔径及进出口压力等级如表3—16所示，节流孔面积如表3—17所示。进处口尺寸、节流孔、进出口压力等级相互关联。3．3．3．3先导式泄压阀4900系列进出口尺寸、节流孔径及进出口压力等级如表3—18所示，节流孔面积如表3-19所示。3．3．3．4进口、出口尺寸及节流孔面积的相关数据表表3-20Valvesize记录了先导式泄压阀的进出口尺寸、节流孔孔径及温度范围的数据。数据表结构如表3—20所示。3．4阀门压力、温度的限定3．4．1压力等级划分及代码如表3-6所示。其数据表结构如表3-20所示。3．4．2先导式泄压阀压力／温度范围如表3—21所示。其数据表结构如表3—20所示。3．5阀门连接方式的确定阀门的连接方式有：法兰连接、螺纹连接、焊接三种方式。用户可根据需要自主选择任一种连接方式。选择输入界面见图5-3。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章表3-16进口×出口尺寸组合及节流孔径进口尺寸(in)节流孔进口压力级出口尺寸及压力级】D．E．F】502—1501D．E．F3002—150lD，E，F6002～1501D，E，F9002-3001D，E，F15002-3001D，E，F25002-3001—1／2D，E，FJ502一1501一l／2D．E．F3002～1501一l／2D，E，F6002—1501—1／2D．E．F9002-3001—1／2D．E．F15002-3001一l／2D，E。F25002-3001—1／2G．H1503一1501—1／2G．H3003—1501—1／2G．H6003—1501—1／2G．H9003-300l一1／2G．H15003-3001一l／2G。H25003-3002G，H，J1503—1502G，H，J3003—1502G．H．J6003—1502G，H，J9003-3002G，H，J15003-3002G，H，J25003-3003J，K，L1504～1503J．K，L3004～1503J，K。L6004—1503J．K。L9004-3003J，K，L15004-3004L，M，N，P1506—1504L"M．N，P3006—1504L，M，N，P6006—1504L．M"N，P9006-3004L，M。N，P15006-3006O，R1508—15060．R3008—1506Q，R6008—1508T150】0-1508T30010一1508T60010一150表3-173900标准节流孔面积(in2)O．010．22O．350．50．91．42．13．34．15．O7．412．830．2ASME18．629796884912796381786471751O．1O．】0．30．50．71．21．82．84．36．311．API3．60162610960703858738534805节’侃扎DEFGHJKLMNPQRT3．6相关压力及压力单位等的输入3．6．1先导式泄压阀的操作压力、设定压力、最大工作压力根据具体的工况或行业要求或工艺需要选定。由客户进行输入，输入界面见图5-3。系统会根据各系列阀门的压力限定范围进行校验，当超出时会提示客户重新输入。21 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制表3-18进口×出口尺寸组合及节流孔径阀门进口尺寸(in)节流孔进口压力级出口尺寸及压力级lD，E，Fl502—150lD，E．F3002—1501D，E．F6002—1501D，E．F9002—300lD，E，Fl5002—3001D，E，F25002—3001—1／2D，E，F1502—150l—l／2D，E．F3002—1501一l／2D．E．F6002一1501—1／2D，E．F9002—3001—1／2D，E，F15002—3001—1／2D，E，F25002—3001—1／2G．H1503一1501—1／2G。H3003—1501—1／2G．H6003—1501—1／2G，H9003—3001一i／26，H15003—3001—1／2G，H25003—3002G，H，J1503—1502G。H，J3003一1502G，H，J6003一1502G，H，J9003—3002G，H，J15003—3002G，H。J25003—3003J，K，Ll504—1503J，K，L3004—1503J，K．L6004—1503J，K，L9004—3003J，K。L15004—3003J，K，L25004—3004L，M，N，P1506—1504L，M，N，P3006—1504L．M．N．P6006—1504L，M，N，P9006—3004L，M，N。P15006—3006Q，R1508—1506Q．R3008—1506Q。R6008—1508T15010一1508T300i0-1508T60010一150表3-194900标准孔径节流孔面积(in2)0．130．2O．3O．50．91．52．13．34．25．07．412．918．730．5ASME1428599430136050299891798342O．10．1O．3O．5O．71．21．82．84．36．311．API3．60162610960703858738534805节流孔DEFGHJKLMNPQRT3．6．2压力、温度等单位的相互关系 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章表3-20先导式泄压阀进出口尺寸及节流孔数据表Valvesize字段名称含义数据类型Valyesize阀门尺寸doubleArea节流孔尺寸Char(50)Inletpressure进口压力等级doubleOutietSZie出口尺寸doubleOutletpressure出口压力等级doubleTemperature温度限制doubie表3-21先导式泄压阀压力／温度范围温度范围阀门类型整定压力最低C最高C290015-6250—267648390015-6250—195343490015—7200—40388本论文中使用的单位较多，不同的选型公式或选型标准使用的单位不同。选型程序会根据不同的单位选择不同的相应公式(见第4．1章节内容)，或在程序内部进行单位换算。在图5—3选型窗口中单位的选择必须进行输入。各种单位之间的等式和换算因数如下(仅列出主要部分)：压力单位(psi-磅每平方英寸，psig一表压，pisa-绝对压力)：pisa=psig+14．7千帕×0．145=psieX14．504=psi大气压×14．7=psi千克每平方厘米×14．22=psi大气压×1．033=千克每平方厘米汞柱英寸×0．0345=千克每平方厘米重量单位：磅X0．4536=千克尺寸单位：厘米X0．3937=英寸立方英寸×16．39=立方厘米英寸×25．4=毫米平方英寸×6．4516=平方厘米温度单位(厶一华摄氏度，靠一摄氏度)：厶一32一=厶1．8厘米X0．01=米英尺×0．3048=米英寸×12=英尺平方英寸×645．16=平方毫米1．8厶+32=厶流量单位(所有的加仑都是美制加仑除非另有注明)：磅每小时×O．4563：千克每小时千克每分钟×132．3=磅每小时 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制立方英尺每秒×448．833=力1仑每分钟立方米每小时×4．4=】Jn仑每分钟升每小时×o．0044=力n仑每小时磅每小时×6．32／摩尔量=立方英尺每分钟加仑每分钟×0．06309=升每秒加仑每分钟×3．7854---升每分钟加仑每分钟×0．2271=立方米每小时加仑每分钟×500=磅每小时体积单位(所有加仑都是美制加仑除非另有注明)：立方厘米×0．06102=立方英寸立方英尺×7．48055=力1仑立方米×264．17=加仑加仑x231=力I仑加仑(英制)×277．7=立方英寸加仑×3785=立方厘米加仑×0．833=力n仑(英制)加仑×3．785=升升×1000=立方厘米升x0．2642--力1仑3．6．3整定压力与过压的关系整定压力和过压要求随先导式泄压阀的安装和应用的不同而变化，根据ASME第Ⅷ规章和API规章的规定，过压应是系统累积压力和整定压力之间的差值。在确定需要的流道面积时，流动压力值(P，)应设定为等于系统累积压力值。整定压力应等于或小于受保护系统的最大许用工作压力。系统累积压力不超过最大许用工作压力以上3psig或10％，取大者。最大许用工作压力与流动压力的关系如下：MAWP：15psig。30psigP1=MAWP+3+14．7MAWP：大于1．02barg，小于等于2．06bargP1。MAWP+0．206+1．0lMAWP：大于1．05kg／cm29，小于等于2．11kg／cm29P1=MAWP+0．211+1．03MAWP：大于30psig．P1=1．1(MAWP)+14．7MAWP：大于2．06bargP1=1．1(MAWP)+1．0lMAWP-大于2．11kg／cm29P1=1．1(MAWP)+1．033．7阀门背压、附加背压、总背压的确定3．7．1背压背压是指先导式泄压阀排放侧的压力。背压极限为整定压力的25％。3．7．2排放背压排放背压是指先导式泄压阀开启后，介质在阀门出口处形成的压力。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章3．7．3附加背压附加背压是指阀门开启前在泄放集管中的压力。以下是进一步的定义：恒定附加背压一这种背压在阀门开启前和开启期间是以一个恒定的值一直存在的。变量附加背压一这种背压从最小值变到最大值或从最大值变到最小值。在某一时刻的实际背压取决于阀门出口相连的管道系统的情况。3．7．4总背压的计算确定先导式泄压阀的动作特征受到排放系统任何背压的影响，总背压力是由两部分组成：附加背压和排放背压。口附加背压力一安全阀动作前在阀门出口处存在的静压力。口排放背压力一由于介质通过安全阀流入排放系统而在阀出口处形成的压力。3．8环境的大气压力的确定3．8．1压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，它的法定计量单位是帕斯卡(简称帕)，符号为Pa。大气压力是指地面上空气所产生的压力，它随测量地点的海拔高度、地理位置及气象条件的不同而变化。绝对压力是指液体、气体或蒸汽作用在单位面积上，包括空气重量所产生的大气压力在内的全部压力，亦即不带条件计算的全部压力，或称以零作参考压力的差压。3．8．2所谓标准大气压力是指在摄氏零度(0℃)条件下，在纬度45度的海平面上，所受到的大气压力(干燥空气)，经测量标准大气压力等于760mmHg(汞)／cm2，即每平方厘米承受760mmHg的压力。3．9系统介质(流体)的相关特性、参数等3．9．1气体和汽体的特性、参数／可压缩性／分子量／密度／比热比描述气体热力学性质的一个重要参数，定义为定压比热C。与定容比热C，之比，通 第3章石油化工行业先导式泄压阎的计算机辅助设计选型系统研制常用符号Y表示，即Y=Cp／C，。根据分子运动理论，Y的理论值为(n+2)／n，n为气体分子微观运动自由度的数目。单原子气体分子只有三个平移运动自由度，即n=3，故Y=5／3。氩、氦等单原子气体的Y实验值(1．66)与此非常接近。在不太高的温度下，双原子气体分子除有三个平动自由度外，还有两个转动自由度，即运动自由度n=5，所以Y=7／5。工程上常见的双原子气体，如氧、氮等分子在很宽的温度范围内的Y值也很接近此值。准确的实验值随温度的上升而略有下降。空气Y值随热力学温度T的变化：对于三原子气体，分子运动的自由度至少有六个，故y=4／3或更小些，如二氧化碳(C0：)的Y值等于1．30。3．9．2液体／比重比重(specificgravity)也称相对密度，固体和液体的比重是该物质的密度与在标准大气压，3．98℃时纯H：0下的密度的比值。对于气体是指气体的分子量同空气分子量(28．9644)的比值。比重是无量纲量，一般情形下随温度、压力而变。密度是有量纲的量，比重是无量纲量。／粘度粘度又称粘性系数、剪切粘度或动力粘度，是流体的一种物理属性，用以衡量流体的粘性，对于牛顿流体，可用牛顿粘性定律定义如下：f声：∥坐(3—2)f声。∥—_L3一么，．掣式中∥为流体的粘度；r月为剪切应力；以为速度分量；瓜J，为坐标轴；d∥dJ，为剪切应变率。流体的粘度∥与其密度P的比值称为运动粘度，以矿表示。粘度随温度的不同而有显著变化，但通常随压力的不同发生的变化较小。液体粘度随着温度升高而减小，气体粘度则随温度升高而增大。对于溶液，常用相对粘度∥，表示溶液粘度∥和溶剂粘度∥。之比，即：∥，：一／z(3—3)pI相对粘度与浓度f的关系可表示为：∥，=1+【∥】c+K’【∥】2c2+⋯(3—4) 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章式中阻】为溶液的特性粘度，【∥】2觋【铹j∽5)∥为系数。阻】、∥均与浓度无关。由于粘度的作用，使物体在流体中运动时受到摩擦阻力和压差阻力，造成机械能的损耗。各种流体的粘度数据主要是由实验测得。常用的粘度计有毛细管式、落球式、锥板式、转筒式等。在工业上有时用特定形式的粘度计来测定特定的条件粘度。如炼油工业中常用恩氏粘度(或恩格拉粘度)作为石油产品的一个指标，它表示某一温度下200cm3油品与同体积20。C纯水，从恩氏粘度计中流出所需时间之比。恩氏粘度与动力粘度的关系可按经验公式换算，如橡胶工业中常用门尼粘度为衡量橡胶平均分子量及可塑性的一个指标。在缺少粘度实验数据时，可按理论公式或经验公式估算粘度。对于压力不太高的气体，估算结果较准，对于液体则较差。对非均相流体(如低浓度悬浮液)的粘度，可以用爱因斯坦公式估算：丝：1+f，丝坐]≯(3_6)p＼p’p·)式中∥．为悬浮液的粘度；∥为连续相液体的粘度；庐为悬浮液中分散相的体积分数；∥a为分散相粘度。当分散相为固体颗粒时，pa一∞，肛=(1+丢≯]∥；当分散相为气泡时，∥。一0，∥--(1+砂)∥。3．9．3流体的数据表表3-22MediumDate记录了流体的相关数据，数据表结构如表3-22所示。3．10先导式泄压阀主阀及导阀材料选择以下仅以3900系列为例进行阐述：3．10．1主阀材料概述／主阀有五个基本零件组成，装配和拆卸均可从顶部进口完成，即只要系统中没有压力，常规维护，例如更换“0"形圈和密封，可以在现场完成，实际上排除了对起重设备和附加人力的需要。五个基本零件为阀体、喷嘴、导套、阀瓣、盖板等。 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制／阀体阀体是带有整体法兰的铸件，它是与工艺介质接触的主要承压部件。为了保证其完整性和可靠性，所有的阀体铸件应当按照最新版本的ASME锅炉及压力容器规范制造。阀体的标准材料是WCC碳钢和CF8M／316不锈钢。其他材料，例如蒙乃尔、哈氏合金，和其他经规范认可的材料，可以应用于更苛刻的工况要求。在阀体的排放侧钻孔并攻丝，用于导阀排放，如果导阀是向大气排放的，应在这个钻孔处安装一个用作保护的管堵。表3-22流体数据表MediumDate字段名称含义数据类型Air空气Char(50)Ammonia氨气Char(50)Argon氩气Char(50)Benzene石油Char(50)Bromine溴Char(50)CarbonDiOXide一氧化碳Char(50)CarbonMonoxide一氧化碳Char(50)Chlorine氯气Char(50)Ethane乙酸Char(50)EthylAlcohol酒精Char(50)Ethylene乙撑氧Char(50)Helium氦Char(50)Hydrogen氢Char(50)Methane甲烷Char(50)MethylAlcohol甲基乙醇Char(50)Nitrogen氮Char(50)NitrousOxide一氧化氮Char(50)Oxygen氧气Char(50)Steam蒸汽Char(50)SulfurDiOXide一氧化硫Char(50)Warer水Char(50)／喷嘴316不锈钢喷嘴执行两个功能：第一，用作下密封面；第二，控制排量。喷嘴已加工的节流孔确保在过压条件下获得额定的排量。喷嘴螺纹旋入或用螺栓固定在阀体内，并用“0"形圈密封。螺纹旋入或用螺栓固定的喷嘴可以容易地取出维修或更换。／导套316不锈钢导套确保阀瓣和喷嘴准确对中，并可靠密封。大型的导套结构设计用来防止阀门在介质中扭曲变形。／阀瓣阀瓣材料是316不锈钢。当介质为空气、工业气体或液体时，一个“0’’形圈用来隔离阀体腔室。对于蒸汽介质，一个加强的弹性Teflon@密封圈用在阀瓣上部边缘。22 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章用于阀瓣和导套之间的，具有导向功能的浸滞Teflon@石墨导环(或环)具有较低的摩擦系数。“0”形圈密封行使阀瓣的主要密封功能，确保气泡级密封。金属一金属密封面可以使阀门在即使“0”形圈被破坏的情况下仍能保持密封。两个特点区别“0”形圈密封设计和其他的设计，即50度的金属一金属密封面和开槽的“0”形圈固定器。／盖板盖板固定着导套，并封闭主阀体。每个盖板钻孔并攻丝，用于安装吊环螺栓，以便于主阀的装配和拆卸，以及便于阀门的安装。／其它其他部分：螺栓、螺母、弹簧、铭牌以及铅封完成装配的主阀组件。导阀上附有铅丝和铅封，以防止导阀被调整。3．10．2主阀材料列表(列举了部分材料)如表3—23所示主阀各部件位置如图3—7所示(仅给出了一种型号的部件位置图)。其他主阀部件位置图可以从数据库调出，见数据表3—3。3．10．3先导式泄压阀阀体及“0”形圈材料的数据表如表3—24所示表3-24ValveMaterial记录了先导式泄压阀主阀各部件的材料数据。3．10．43900起跳式导阀材料如表3-25所示，外形图如图3—8所示。3900系列的39PV导阀，突跳式，无流动。用于整定压力15—3750psig。3．10．5表3-26PValveMaterial记录了先导式泄压阀导阀各个部件的材料数据。数据表结构如表3-26所示。3．1l阀门操作、泄放、设计温度的确定n一’系统正常运行时，根据生产工艺、系统介质性质，并结合经济运行所需要的系统温度，确定正常的操作温度即正常运行温度。各系列阀门的操作温度范围见表3—2l。当客户所输入的操作温度不在此范围内时，系统会弹出对话框提醒用户重新输入(输入界面见图5-3)。当系统需要泄放时，考虑到介质经过一定的管道距离通过泄压阀排放，结合此段管道的保温材料性能，确定泄放时的介质温度。泄放温度与操作温度范围所受限制相同见表3-21。当客户所输入的泄放温度不在此范围内时，系统会弹出对话框提醒用户重新输入(输入界面见图5—3)。 第3章石油化I行业先导式泄压阀的计算机辅助设计近型系统研制表3—23主阀材料表零件标准材料全部不锈钢(S4)N^CE(S61)目体^s眶S^216-cc碳螭^s旺轴35]L"F“不锈饲^qE$A216-cc骥锯喷嘴316不锈铜316不铸自316}镕锅喷嘴。0”形圈盖板^s旺$A516-70碱铺盖扳。0”形圈弹簧}套316T锈钢316不锈钢316不锈锕导套。0”形圈嘲瓣316不惦悄316不口}埔316不铸钢阀■“0”形圈’“O。形■固定嚣3】6不怖钢316T镛锕316不锈锅“0”形密封啊固定螺钉304不锈钢316不镑锕帽螺钉5A193B7音盒铜SAl93脯v音盒钢SAl93B7e叠饷螺母S^194蛐台盒钢$A194铷台垒钢导向耳图3—7主阔各部件位置石油化工行业属于高危险、高危害性、影响大的特点，必须根据系统的操作温度、泄放温度，结合一定的安全保障系数来确定设计温度；一般情况设计温度为操作温度的1．1倍。设计温度与泄放温度及操作温度所受限制见表3—21，当客户所输入的泄 至苎些三堑些查呈壅堂垦塑塑兰苎垫塑壁垦兰垄型墨竺!型墨!!一放温度不在此范围内时，系统会弹出对话框提醒用户重新输入(输入界面见图5-3)。表3—24先导式泄压阀主阀各部件材料表Va]veMaterialg音B##{i《o*目5{自体0％日一8目#“o”*目10“o”*日目＆器一1l图3_83900起跳式导阀外形图表3-253900起跳式导阀材料 第3章石油化工行业先导式泄压阎的计算机辅助设计选型系统研制表3-26先导式泄压阀导阀各部件材料表PvalveMaterial字段名称含义数据类型．PMNumber导阀各部件编号IntCase阀体Char(50)ADCap调节器盖帽Char(50)Bonnet调节器头Char(50)ADLocknut调节器锁扣Char(50)Cscrew压紧螺钉Char(50)Cscrewnut压紧螺钉锁紧螺母Char(50)Swasher弹簧垫片Char(50)Spring弹簧Char(50)Upgasket上衬垫Char(50)Downgasket下衬垫Char(50)MainPiston主活塞Char(50)Setscrew压紧螺钉帽Char(50)Bracketnut支架螺栓Char(50)AD0ring调节器体“0”形圈Char(50)BonnetOring调节器头“0”形圈Char(50)Gasketring衬挚“0”形圈Char(50)Casering阀体“0”形圈Char(50)Braker支架Char(50)Mainring主活塞弹性密封圈Char(50)Bonnetring调节器头弹性密封圈Char(50)GasketOring衬垫弹性密封圈Char(50)Discharger排放组件Char(50)Pipeplug管寒Char(50)Springcap弹簧罩Char(50)TopPlate顶板Char(50)Fixerscrew固定螺钉Char(50)Valvecap阎盖Char(50)3．12先导式泄压阀噪音分析n51先导式泄压阀多为锥阀结构，如图3—9所示，该结构反应灵敏，易加工，但工作时稳定性差，容易产生振动和噪音。当噪音影响到环境健康时必须考虑采取相应的措施降低，程序输出结果会给出噪音大小(见表5-2)供客户参考。噪音的计算见第5．3．6章节。图3-9先导式泄压阀噪声来源分析示意图32 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章3．12．1先导式泄压阀芯轴向振动与噪音的产生先导式泄压阀芯与调压弹簧构成了质量一弹簧系统。系统正常工作时，先导式泄压阀处于频繁启闭动态，即先导阀阀芯在合力的作用下总是围绕某一点作轴向的上下振动，如图3-9所示。先导阀阀芯未开启时，阀芯只受液压开启力和弹簧压力，且此时阀芯静止不动。先导阀芯开启后，即阀芯运动后，阀芯所受力为：开启阀芯的液压力、弹簧复位力、稳态液动力、瞬态液动力及惯性力。开启阀芯液压力大于弹簧力时阀芯开启，阎芯开启后，阀芯上移。从理论上讲，当阀13开启高度最大时，阀芯在合力作用下处于静力平衡状态。但是由于惯性力的作用，继续上移，直至阀口开启高度达到最大时阀芯停止上移，此时阀口通流面积最大，液阻最小，流量迅速增大，液压力与液动力迅速降低，弹簧力最大。在弹簧力作用下，阀芯开启又快速下移，移至阀口开启最大高度时，到静力平衡点，但此时惯性力最大，阀芯继续下移，直到撞击阀座口关闭阀口，发出撞击声响，随后阀芯在液压力作用下开启，循环撞击阀座口。另外，在阀芯刚开启和刚关闭时，缝隙最小，阀口处介质流速最大，液流紊流噪音最大，如此反复就产生了阀芯轴向振动与噪音。3．12．2先导阀芯的径向振动与噪音产生从理论上说，锥阀芯与阀座是线密封且对中的，沿阀座口圆周各处的流速是相同的，瞬态力沿径向是圆周均匀分布的，不会影响阀芯的工作稳定性。但实际中存在以下问题：制造方面，阀座口、阀芯锥面存在圆度形状误差；弹簧的两端面与轴线不垂直，零件的导向偏差等。设阀口右边存在圆度误差或缺口，则左右两边的流速变化不同，即两边的瞬态力也不同，显然右边的瞬态力大于左边的瞬态力。这样锥阀向左摆动，左侧通流面积减少，进口压力剧增，缝隙紊流噪音增大，同时，右侧面积增大，使两边压差降低，阀芯将右回摆，当右边压力释放后，锥阀又右摆，形成左边通流面小，左侧缝隙紊流噪音剧增。如此循环造成锥阀的自激振动，产生径向振动噪音。3．13软体材料(密封圈)的选择该部分以3900系列为例进行论述。3．13．1软体材料的选择 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制表3-273900软体材料选择表工况组描述液体／气体蒸汽件15—3750psig15—49psig50—3750psig喷嘴“0”形圈Teflon@Teflon0盖板“0”形圈Teflon@Teflon固Teflon圆导套“0”形圈Teflon曲Teflon固主阀瓣“0”形圈选择无要求阀“0”形密封圈选择ethylene／propylene90无要求导向环Teflon固TeflOn固无要求阀瓣密封圈Teflonenergized选择ethylene／propylene90或阀瓣上“0”形圈seal调节器下“0”形圈选择ethylene／propylene90TeflOn回调节器上“0”形圈选择ethylene／propylene90TeflOn圆衬垫“0”形圈选择ethylene／propylene90Teflon@导体“0”形圈选择ethylene／propylene90Teflon@阀活塞弹性密封圈Teflon@Teflon圆调节器上弹性Teflon西Teflon@TeflOn固密封圈衬垫弹性密封圈Teflon固Teflorp体“0”形圈选择ethylene／propylene90Teflon固止动“O”形圈选择ethylene／propylene90Teflon圆调支座“0”形圈选择ethylene／propylene90Teflon@节活塞下“0”形圈选择ethylene／propylene90Teflo舯器活塞下弹性密封圈Teflon@Teflon0Teflon西活塞上弹性密封圈TeflonoTeflon固Teflon鸯软体材料的选择与介质、系统压力、温度及软体材料的硬度有关。软体材料与介质的适应性见表4-3。阀门各部位软体材料的选择如表3-27所示，选型程序中进行自动选取，当有多种选择或无要求时系统会弹出对话框让客户进行选择见图5—5。软体材料受主阀压力限制范围见表3-28，受主阀温度限制范围见表3-29。导阀和调节器软体材料的选择及所受压力／温度限制见表3-30。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第3章软体材料选择按照下述步骤：A)材料选择a)确定阀门内流体介质。b)对于未列出的流体，客户必须指定“0”形圈材料。B)主阀压力限制c)确定阀门节流孔，并选择用于要求整定压力的硬度。C)主阀温度限制d)确定材料和硬度，并核对温度限制。e)如果超出了温度限制，重复A及B步骤。D)导阀压力和温度限制0确定工况，并检查压力温度范围，然后选择材料和硬度。3．13．2压力、温度限制系统经计算确定阀门节流孔后，确定阀门的进出口尺寸，再结合系统介质、工作压力及温度确定软体材料。主阀压力限制如表3-28所示。主阀温度限制如表3—29所示。导阀软体材料受压力和温度限制如表3-30所示。表3—28主阀压力限制(psig)硬度特氟龙进口尺寸节流孔5070一7590—40F--200F201F一505F最小最大最小最大最小最大最小最大晟小最大1D，E，FN／A158002001500100037505037501-1／2D。E，FN／A158002001500100037505037501—1／2G，HN／A157801501500100037505037502G，H，JN／A157801501500】00037505037503J，K，LN／A155801501500100037505037504L。M，N，PN／A15580751500100037505037506Q，RN／A154206060015005015008TN／A15200303001500501500表3-29主阀温度限制(下)硬度温度限制材料最小最大Nitrile(Buna·N)7014025090"40250Ethylene／Propylene70书521290140500Fluorocarbon75-15400(Viton)90-15400Neoprene70140300硬度温度限制材料最小最大Silicone70140437Teflon@N／A1405058240505Kalrez@7514050591-35505Chemraz@75-2045090-20450 第3章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制表3-30导阀和调节器压力／温度限制介质“0”形圈材料硬度温度限制(F)压力限镀(psig)最小最大最小最大液体／气体Nitrile(Buna-N)370-40250153750液体／气体F1uorocarbon75—15400153750液体／气体Ethylene／Propylene70-40400153750液体／气体Kalrez-40400153750液体／气体TeflonN／A212505503750蒸汽Ethylene／Propylene902125001549蒸汽TeflonN／A212505507503．13．3表3—31ORingMaterial记录了先导式泄压阀“O’’形圈的材料数据(部分)。数据表结构如表3-31。表3—31先导式泄压阀软体材料表(部分)ORingMaterial宇段名称含义数据类型Nitrile腈Char(50)Ethvlprod乙荃Char(50)Fluorocarb碳氟化合物Char(50)Neoprene氟J一橡胶／硅树脂Char(50)Teflon特氟纶Char(50)3．14本章小节本章根据上一章的总体要求，对先导式泄压阀选型时基本参数如何选择与确定进行了描述，为进一步选型奠定基础。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第4章第4章先导式泄压阀选型公式的确定4．1．选型公式的选用与计算选型公式的选用根据选型依据及使用单位选择。不同的选型依据及单位选用不同的选型公式，由程序自动调用。选型依据及单位需要客户进行输入见图5—3，如P／T比及流道面积的选型规则输入。程序根据此及使用单位确定调用相应的选型公式，各种单位之间的关系见第3．6．2章节。4．1．1API选型公式一USCS嘲4．1．1．1API选型公式是以USCS(美国常用单位)为基础的计算公式。九初选值参考第3．3．3章节中表3-17、3—19并选择比计算凡值稍大的下一个型号，九值应与API有效节流孔面积相比较。确定先导式泄压阀型号流程见图5-4。4．1．1．2API选型公式选择如下：1)当流量单位为质量流量(W=lb／hr)，流体为汽体或气体时，选型公式为：．W4T4ZAc2=孑=．7焉(4-1)cKdPNMKb2)当流量单位为质量流量(W=lb／hr)，流体为蒸汽时，选型公式为：．形dc=i—石磊(4-2)51．5‰Pl瓜3)当流量单位为体积流量，Q为标准立方英尺／分钟(在14．7psia及60"F条件下)，流体为汽体或气体时，选型公式为：肚鲽㈤，1C一————————’===—一l4一’lcKdPNMKb、。4)当流量单位为体积流量，流体为液体时，选型公式为：．Qx／&／Ic=—————1：：：===一K凰qPl—P2Kv(4．4)如果Q=u．s加仑／分钟时，Ku=38；如果Q=立方英尺／d,时，Ku=5．2143。其中37 第4章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制Ku为选型公式中单位类型校正系数。5)当流量单位为体积流量，Q为标准立方英尺／分钟(在14．7psia及60下条件下)，流体为空气时，选型公式为：．60Q(O．0763)4T4Zm=——歹五五——磊(4-5)356忍护1(5．3824)缸r叫上述公式中的符号参数见第3．1章节中的选型公式中符号或参数内容。4．1．1．3K。系数的选择如表4—1所示表4-1K。系数的选择阀门系列蒸汽，气体或汽体l(d液体l(d29000．9750．74439000．975O．82649000．9750．8444．1．1．4l(d系数的数据表设计为二维数据形式：数组DataKd(3，2)包含三组6个数据。4．1．2ASME选型公式-USCS‘114．1．2．1ASME选型公式是遵守第Ⅷ规章的要求，也是以USCS为基础的计算公式。气初选值参考第3．3．3章节中表3一17、3—19并选择比计算Ac值稍大的下一个型号，A。值应与ASME实际节流孔面积相比较。确定先导式泄压阀型号流程见图5—4。4．1．2．2ASME选型公式选择如下：1)当流量单位为质量流量(W=lb／hr)，流体为汽体或气体时，选型公式为：W4T4ZAc．---_—————-·——1====_————_——_一cKPNMKbKcKu(4呦2)当流量单位为质量流量(W=lb／hr)，流体为蒸汽时，选型公式为：。ⅣAc=i1罚忑-(4-7)51．5KPl缸3)当流量单位为体积流量，Q为标准立方英尺／分钟(在14．7psia及60T条件下)，流体为汽体或气体时，选型公式为：．60Qp4T4ZAe=i孑了Z亍7(44)cKPNMKh。4)当流量单位为体积流量，流体为液体时，选型公式为：38 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第4章QqS6Ac=——————芦===二==。一K让K0Pl—P2Kv(4—9)如果Q=U．S加仑／分钟时，Ku=38；如果Q=立方英尺／／J、时，Ku=5．2143。其中Ku为选型公式中单位类型校正系数。5)当流量单位为体积流量，Q为标准立方英尺／分钟(在14，7psia及60下条件下)，流体为空气时，选型公式为：．60Q(0．0763)、]T4ZAc=——万赢_——鬲一(4一lO)356．2∞1f5．3824lKo-一上述公式中的符号参数见第3．1章节中的选型公式中符号或参数内容。4．1-2．3K系数的选择如表4-2所示K流量系数(IQXO．9)。根据阀门型号和介质类型选择该值。表4-2K系数的选择阀门系列蒸汽，气体或汽体K液体K29000．8550．67039000．8780．74349000．8780．7604．1．2．4K系数的数据表设计为二维数据形式：数组DataK(3，2)包含三组数据6个数据。4．1．3ASME选型公式一公制n14．1．3．1本节选型公式也是遵守第Ⅷ规章的要求，但是以公制单位为基础的计算公式。A。初选值参考第3．3．3章节中表3-17、3-19并选择比计算凡值稍大的下一个型号，A。值应与ASME实际节流孔面积相比较。确定先导式泄压阀型号流程见图5-4。4．1．3．2采用公制单位时，ASME选型公式如下：1)当流量单位为质量流量(W=Kg／hr)，流体为汽体或气体时，选型公式为：．K。彬√丁√Z，^c==孑i1嚣：—■一(4-11)KCKPl0MKbKc。。如果PI--bara，Ku=131．7；如果PI=kg／cm2，Ku=134．26。其中Ku为选型公式中单位类型校正系数。2)当流量单位为质量流量(W=Kg／hr)，流体为蒸汽时，选型公式为： 第4章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制以c=i1亏—■(4-12)KuKPlKb叫。如果P1=bara，Ku=0．5245；如果P1=kg／cm2，Ku=0．5144。3)当流量单位为体积流量，Q为标准立方米／小时(在760mmHg及O。C条件下)，流体为汽体或气体时，选型公式为：．K．Qp4T4Z^c=■忑焉_7需一(4-13)CKPNM、。如果P1=bara，K。=131．7；如果Pl=kg／cm2，Ku=134．26。4)当流量单位为体积流量，流体为液体时，选型公式为：．Q√&A=——二；三兰—一酝_Pl—P2Kv(4-14)如果P，及P2=bara且O=L／min，Ku=0．849；如果P，及P2=kg／cm2且0=L／min，K。=0．841：如果P。及P2=bara且Q=m3／hr，K。=0．0509；如果P。及P2=kg／cm2且O--m3／hr，k=O．0504。5)当流量单位为体积流量，Q为标准立方米／d,时(在760mmHg及00C条件下)，流体为空气时，选型公式为：．豇Q(1．2932)4T4ZA=瓦乏荔万i—而(4-15)382435醯Af5．)慰7如果P1=bara，Ku=131．7；如果P1=kg／cm2，Ku=134．26。上述公式中的符号参数见第3．1章节中的选型公式中符号或参数内容，K系数的取值同表4-2。4．2确定校正系数K，4．2．1校正系数K，当流体为液体时，选型公式必须采用K，进行校正。先根据现有应用资料确定先导式泄压阀尺寸，以获得初步要求的排放面积(九)。从标准节流孔尺寸中选择下一个较大的型号，并根据下列任意一个关系式来确定雷诺数(R)。R：—Q—(2—80F0)S。(4一16)瓜=————芦=一～q—10J或40 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第4章式中：尺：—12—7—00一×QS锄x0A(4-17)Q一在流动温度下的实际流量(U．S．加仑／分钟)S。一流动温度下液体的比重，以水=1．00(70下)为参照C，一流动温度下的绝对粘度(厘泊)A一节流孔排放面积(平方英寸)S铡一赛氏通用粘度秒(流动温度下的绝对)R值确定以后，从图4—1得到系数K，。系数K，应用于校正“初步要求的排量"。如果校正后的面积超过“选取的标准节流孔面积"，应用下一个较大的标准节流孔尺寸重复以上的计算。4．2．2线图的程序化图4一l在程序运用中必须进行线图的程序化才能进行高效、快速的处理。线图程序化有以下几种处理方法：1)找到线图原来的公式，将公式编入程序。这是最精确的程序化处理办法。2)将线图离散化为数表，再用数表程序化的方法进行线图程序化。3)用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序。本论文中的线图将采用曲线拟合的方法进行线图的程序化。最小二乘法的曲线拟合是最常用的方法，拟合所得的曲线不一定通过所有点，但尽可能地接近所有点。反映了所有数据的趋势，比较符合实际规律。本论文的线图程序化选择最小二乘法的多项式拟合。设拟合公式为Y-／(x)=ao+口，x+a：工2+⋯+口d“(4—18)已知m个点的值(工-，Y-)，(xz，Y，)，⋯，(‰，弘)，且m口11，节点偏差的平方和为m掰2∑彳=∑[厂(五)一y』]=芝[(ao+atx,+a2x；～叫)可41 第4章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制=，(钆口l’⋯，口-)(4-19)’V—，—_一／——一9Z∽／8／．／f7}6|，．|。|。5J／．||。4．}|’1020305070100200300500700100020004000600010000200004000060000100000R=雷诺数图4-1粘度校正系数为表明偏差平方和是(口。，口”．．，编)的函数，为使其最小，取，(口。，口I，．．．，儡)对各自变量的偏导数等于零，即即_aF：0j=1，2，⋯，n讹求各偏导数并经整理得到=0j=1，2，⋯，n(4-20)42 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第4章(善。《)口。+(；|；_+1)口-+(善《+2)口：+⋯+(善彩+“)皿=善#冀j=1，2，⋯，n(4-21)亦可写成下面的方程组(∑#)口。+(∑薯)口t+(∑#)口：+⋯+(∑F)儡=∑#弘(∑玉)口。+(∑#)口·+(∑#)口：+⋯+(∑爿¨)仉=∑五y(∑#)口。+(∑#)口-+(∑《)口：+⋯+(∑#”)a．--yx,2r·i(∑群)口。+(Exr+1)口-+(∑F+2)乜z+⋯+(∑#“a。=∑#弘(4-22)其中，∑均为对i-1，2，⋯，m求和。式4-22中求的系数共(n+1)个，方程也是(n+1)个，因此解此联立方程，就可求得各系数值。当自变量取对数坐标时，可按照Y与lgx的关系建立最小二乘法拟合公式。根据图4-1取下列点的坐标值进行最d,-乘法拟合。RI34I80I175l283I450l600I10003580I1000020000l74000k10．31l0．53l0．71l0．8110．8510．8710．9110．97l0．980．99I1．00图4-1中的线图经程序化后公式为式(4-23)(拟合曲线取2次多项式)：Kv=，(尺)：-o．710007786647175+0．8522702264670919R一0．105050992072633(19尺12(4乞3)拟合误差平方和为0．436，满足工程使用的精度要求。4．3“O"形圈的适用性“0”形圈材料的选择随阀门的整定压力，工作温度和流体而变详见第3．13章节，具体的“0”形圈材料与流体的适用性如表4—3所示。在蒸汽工况下，压力范围为50psig到750psig，标准材料是特氟纶，压力范围为15psig到49psig，标准材料是ERP962—90。压力为50psig到680psig时ERP962—90是一种可选材料。对于气体，空气和液体工况，标准材料是腈。参照表4-3确定阀门流体适用的”O"形圈材料。对于表中没有列出的流体，客户必须指定”0”形圈的材料。43 第4章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制在选择“O”形圈材料的同时还必须考虑压力及温度的限制，详见第3．13章节。“0"形圈的数据表结构见表3—3l。表4-3“O”形圈使用性选择表(部分)碳氟氯丁硅树流体腈乙醛化合橡胶脂物ANILINE／苯胺×ARGON／氩×ASPHALT／沥青×BEER／啤酒×BENZALDEHYDE／苯甲醛×BENZENE／苯×BEN—CHLORIDE／苯甲氯化物×BENZ01CACID／苯甲酸×BENZOPHENONE／苯甲酮×BENZYLALCOHOL／苯甲醇×BEN—BENZOA／苯(甲)酸苄酯×BENZYLCHLORIDE／氯甲苯×BORICACID／硼酸×BROMOBENZENE／溴苯×BUNKEROIL／燃油×R1ITADTFNE／T一烯×BUTANE／丁烷×丁烷，2-2乙烷，2-3乙烷×卜丁烯，2一乙醛×N-BUTYLACETAT／N-乙酸丁酯×丁胺或N一丁胺×BUTYLALCOHOL／丁醇×N-BUTYLBENZ／N-苯甲酸丁酯×丁酸丁酯×BUTYLENE／丁烯×BUTYRAL—DEHYDE／丁垄兰×BUTYRICACID／丁酸×CALCIUMACETATE／乙酸钙×CALCIUMBISULF／亚硫酸氢钙×CALCIUMCARBONATE／碳酸钙×CALCIUMCHLORIDE／氯化钙×CALCIUMCYANIDE／氰化钙×CALCIUMNITRATE／硝酸钙×CALCIUMPHOSPHATE／磷酸钙× 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第4章表4—3“0”形圈选择表(部分)一续碳氟氯丁硅树特氟流体腈乙醛化合橡胶脂龙物ACETAMIDE／乙醛胺×ACETICACID／乙酸×ACETICANHYDRIDE／乙酸酐×ACETONE／丙酮×ACETOPHENONE／乙酰苯×ACETYLACETONE／乙酰丙酮×ACETYLCHLORIDE／乙酰氯×ACETYLENE／乙炔×ACET-TETRABR／乙炔四溴化物×AIR／空气X×XALKAZENE／烷基氮烯×AMINES—MIXED／胺混合物×A渤ONIA，GAS／氨气X×X×LIQU工D—ANHYDROUS／无水液氨×AMMONIHYDROXIDE／氢氧化氨×AMYLALCOHOL／戊醇×AMYLBORATE／硼酸戊酯×AMYLCHLORIDE／戊基氯×AMYL—CH—NAPH／戊基氯奈×4．4本章小节本章进一步对先导式泄压阀选型时相关参数、选型公式及相应的校正系数、“0"形圈选择要求进行了详细的介绍。为下一章选型实现等打下基础。45 第5章石油化工行业先导式泄压阎的计算机辅助设计选型系统研制第5章先导式泄压阀选型系统的实现5．1系统的需求分析5．1．1概述先导式泄压阀系列公司现生产有3种即2900、3900及4900系列，本文开发的选型系统是根据公司现时生产的先导式泄压阀特点及选用方法而设计的，使用对象为客户或工程人员，仅供公司现有系列型号的选择。5．1．2系统的总体目标>+选型系统能快速、准确地根据给定的条件查找符合这些条件的先导式泄压阀。>选型结果中，能够详细显示选中的泄压阀的基本特性，并能够把这些基本特性制成报表，打印给客户。>报表中列出阀门的材料清单。>显示阀门的效果或示意图。>列出先导式泄压阀流道面积的计算公式。5．1．3客户的需求>用户信息输录功能用户信息输录功能用于记录用户名称，联系地址，联系电话等。>常用流体特性查询功能‘本功能列举了23种常用流体的分子量、沸点、临界温度，见表3-2所示。同时该模块还提供增加、删除功能用于客户自己常用的流体特性。>材料选择、’’0”形圈选择功能材料选择提供了15种可供选择，“O”形圈提供了5种。详见表3-7及表3-8。>选型功能选型是根据客户输入的先导式泄压阀参数值，找出满足这些参数的阀型号。通过输入压力、温度、进出口尺寸、法兰形式、背压、流道面积、流量等参数求得符合这些参数的阀型号。在选型结果中，能够显示这些型号的阀的基本性能数据、材料清单、主要阀门尺寸及主要的计算公式，见表5-2、表5-3、表5-4、表5-5。“ 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章本系统还能够把客户最终的选型结果制成报表并打印。>用户的帮助文档帮助文档指导用户如何操作，并为用户解决一些常见的问题。5．2系统的设计．5．2．1系统的总体设计将整个系统划分为五个大模块：用户信息输入模块、常用流体特性查询模块、选型模块、单位选项模块、帮助模块。系统的功能模块模型如图5-1所示：图5—1系统功能模块模型5．2．2系统各功能模块的设计5．2．2．1用户信息输入模块的设计用户信息输入模块是为了记录用户的相关信息，用于区别不同客户，方便查询、联系和储存。5．2．2．2流体特性模块的设计为了方便客户选型时查询常用流体的相关主要参数，并用于选型时自动引用。本模块列举了23种常用流体，同时为了增强客户的自主性及程序的适应性，提供了客47 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制户自主增加、删除、修改需要的流体特性并具备保存功能。5．2．2．3选型模块的设计选型模块是整个系统的核心。它包括了以下几个子功能模块：选型控制模块、基本信息输入模块、流道面积计算模块、排量计算模块、反作用力及噪音计算模块、“O"形圈配置模块及输出模块，如图5—2所示。5．2．2．3．1选型控制模块的设计选型控制模块的主要功能是选型时所遵循的规范、规则要求，限制选型时的选型具体方法，以及流体的性质如：气体、蒸汽或液体。图5-2选型模块子功能模块该模块所遵循的规则主要是ASME美国机械工程师协会(Americansocietyofmachanicalengineers)第Ⅷ章的规定，及API(Americanpetroleuminstitution)美国石油组织推荐标准。5．2．2．3．2基本信息输入模块的设计基本信息输入模块的主要功能是先导式泄压阀选型时所必须具备的信息。该信息的正确与否直接关系到阀门型号选择。在该模块中输入的信息有(见图5-3)：◆先导式泄压阀编号(客户自主确定)输入，其订单号、产品序号、地址。选型软件版本号可以不输入。◆先导式泄压阀系列选择、压力／温度限制规则选择、流道面积计算规则选择。4R 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章◆选型时主要参考依据的选择、参考依据的需求值输入、流道面积单位选择。冷阀门进出口尺寸的输入(也可不输入，进出口尺寸在最终选型时通过计算进行调整)、阀门连接型式、压力等级、连接面型式的选择。夺压力单位、操作压力、设定压力、最大许可工作压力的输入。令最小附加背压、最大附加背压、排放背压的输入。夺大气压力单位、实际大气压力数值、流体名称、主阀材料、导阀材料的输入。夺温度单位、操作温度、排放温度、设计温度的输入。令流体分子量、压缩系数、绝热系数k(等压比热C，与等容比热C，的无量纲比值)、流量单位的输入。令噪音计算距离及单位的输入。5．2．2．3．3流道面积计算模块的设计流道面积计算模块的主要功能是根据初期选定的流道面积(结合标准节流面积)与排量要求计算实际的流道面积，并与初期选定的流道面积进行比较。如果实际计算的流道面积大于初期选定的流道面积则重新选择下个大的流道面积作为初期选定的流道面积重新计算实际的流道面积直到实际计算的流道面积大于初步选定的流道面积作为选定阀门的流道面积。流道面积计算模块内置于程序中。5．2．2．3．4排量计算模块的设计排量计算模块的主要功能是根据选定的流道面积计算实际排量，如果实际计算排量小于要求排量则需要重新确定流道面积再次计算排量直到计算排量大于排量要求。排量计算模块与流道面积计算模块相互作用，互为制约。两者都必须符合设定需求。排量计算模块内置于程序中。5．2．2．3．5反作用力的计算模块的设计反作用力的计算模块的主要功能是计算泄压阀开启排放时所产生的反作用力。阀门安装时必须考虑反作用力的影响，消除对设备或系统稳定性的影响。本程序设计中按照ASME中推荐的方法进行计算。反作用力的大小与介质质量流量、排放管流通面积、压力、流速、绝热系数、排放温度有关。49 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制反作用力的计算模块内置于程序中。5．2．2．3．6噪音计算模块的设计噪音计算模块的主要功能是计算先导式泄压阀开启时所产生噪声，以便衡量是否满足相关的环境保护问题。噪音计算根据API中计算公式进行计算，声音强度按分贝测定。标准计算是按在距向空气中噪声传播噪声发出点100英尺(30米)处计算噪音等级。不同于30米处的噪音等级可以进行换算计算得出。噪音的大小与通过阀门的质量流量、阀门处介质的声速以及通过阀门时的压力有关。噪音计算模块的计算内置于程序中。5．2．2．3．7“O”形圈配置模块的设计“0”形圈配置模块的主要功能是选配合适的“O”形圈，以达到阀体的密封要求。“O”形圈的选择与整定压力、工作温度及流体性质有关。一般情况下不同介质、压力都给定一个标准的材料，如：在蒸汽工况下，压力范围为50psig到750psig，标准材料是特氟纶，压力范围为15psig到49psig，标准材料是ERP962—90。压力为50psig到680psig时ERP962-90是一种可选材料；对于气体，空气和液体工况，标准材料是腈。只有当温度，压力或介质要求时，才可以不用标准材料。具体材料对应的压力、温度及介质要求见第3．13及第4．3章节。5．2．2．3．8输出模块的设计输出模块的主要功能是用于输出选型结果。输出时可以选择输出选定先导式泄压阀的基本特性数据、材料清单及阀门示意图、主要的计算公式。并提供预览功能，用于输出前查看输出结果。5．2．2．4单位选项模块的设计单位选项模块的主要功能是为选型时提供一些默认单位或遵循规则的选定。各种单位之间的关系见第3．6．2章节。◆先导式泄压阀基本默认规则或单位的选择：压力／温度等级及单位、流道面积计算及单位、材料类型、连接面方式、大气压力值。令气体排量单位、流体排量单位、流体粘度及密度单位的选择◆噪音计算距离及单位的选择◇选型时P，及要求排量差异的选择s0 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计造型系统研钳第5章5．225帮助模块的设计帮助模块的主要功能是向客户提供系统操作方面的帮助。帮助文档以c删的格式存在。用户可以根据目录选择需要的帮助。523系统开发环境MicrosoftVisumStudionet2005MicrosoftOfficeAccess20035．3选型模块的实现选型模块是本系统的重点，也是系统实现的难点。53l输入基本数据参数系统根据选定的选型标准、需求压力、背压要求、温度要求、排量要求、流道面积要求、进出口尺寸、材料要求等初步确定先导式泄压阀的排量及流道面积。如图5-3所示。系统根据图5-3选型窗口中输入的参数计算排量、流道面积确定喷嘴尺寸，进一步选择软体材料从而确定先导式泄压阀的型号。同时经过内置程序计算反作用力及噪音数据为工程提供必要的指导。确定型号的流程如图5-4所示。图5—3选型窗口从流程圈5—4，可以看出，关键是以下几个步骤》流道面积计算51 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制>排量计算52 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章>软体材料选择>反作用力计算>噪音计算5．3．2流道面积计算的实现下面以图5—3选型窗口中的数据为例计算确定流道面积。介质不是液体流道面积不需要进行校正，可直接根据排量计算流道面积。如果是液体则根据第4．2．1章节进行校正确定流道面积。本例介质是气体，单位是以USCS(美国常用单位)为基础，根据第4．1章节流道面积计算公式的选用与计算内容，调用公式(4-6)。流道面积计算公式如下：w4r4zAc=——————1==·————一CKPNMKbKcKu2．0362：璺塑塑：Q塑：兰望!!Z竺：Q：!：竺Q塑2in：4010．OO宰0．878*573．000宰sqrt(28．9700)水1．000木1．000木1．00000000数据库中记录了4900系列的九标准节流孔面积，利用SOL语句查找大于或等于2．0362in2，则选择节流孔面积为lA=2．1600in2。5．3．3排量计算的实现本例介质是气体，流道面积不需要进行校正，根据公式(4-6)，流道面积与排量成正比关系，即流道面积满足要求时，排量也会满足。当介质是液体时，则校正流道面积后，根据相应的公式计算排量并需求排量进行比较。当小于需求排量时则需要重新选择下一个大的流道面积重新计算比较，直到排量满足。5．3．4软体材料的选择软体材料的选择与先导式泄压阀的整定压力、工作温度及介质有关，本产品中不同部位的“O”形圈根据软体材料、阀体材料等因素确定了不同的软体材料(见第3．13章节)。当同一部位有几种不同的软体材料可选时，则需要客户自行选择。软体材料选择程序根据数据库中的数据自行选择，有多项选择时程序要求客户确定后才能给出先导式泄压阀的型号。如图5-5所示。53 第5章石油化I行业先导式谴压阀的计算机辅助设计选型系统研制图5-5软体材料选择53．5反作用力的计算“”1反作用力的计算方法按照AsME中推荐的方法进行计算，计算示意图见图5-6。>系统介质压力和流速的计算对于先导阀，排气管出口压力总大于排气出口处的环境压力，此时介质的流动称为临界流动。如果排气管出口为临界流动，则这段排气管道的末端参数为l瞄界参数，临界参数中的临界压力和临界流速可分别通过式(5-1)和式(5—2)计算，排气管道的始端参数可通过末端参数进一步得出。P：—1．41—2。W-(b-1)，／生兰(5-1)^6V2b—l肚。·"J嘉(s-2)式中P一临界压力(绝压)，Mpa；v一临界流速，m／s；W_介质质量流量，kg／s：^—排气管流通面积，皿^ 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章h0-安全阀入口滞止气体焓，J／kg。图5-6反作用力的确定参数a和b的取值见表5—1。表5-1参数a和b的取值蒸汽参数a／(J／kg)b湿蒸汽(含汽率<90％)0．6754×10611饱和蒸汽(含汽率990％)1．910X1064．33过热蒸汽(含汽率990％)1．929×1064．33表5-1的数据表设计为二维数据形式：数组DataAB(3，2)包含三组6个数据。为了确定图5-6中点①、点②和点③处的排气反作用力，首先要求得这些点处的介质压力和流速。点①和点③为相应管段的末端，介质压力和流速可根据式(5-1)和式(5-2)计算得到。由此两公式可知，点③与点①处的介质压力和介质流速存在如下关系：肛P-(尝)55(5-3) 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制V3=yI(5-4)式中符号下标1和3分别代表点①和点③，各符号含义与式(5-I)、式(5-2)相同。点②是放空管的始端，管段始端处的介质压力和流速可根据末端参数借助图5-7求得。图5-7中仅给出了几种常用的曲线，其中各参数定义如下：P／P半一管段始端绝对压力与末端绝对压力的比值；V／V木一管段始端介质流速与末端介质流速的比值；k一介质的比热比(绝热指数)，对于空气、双原予气体k=1．4；对于过热蒸汽、多原子气体k=1．3；对于饱和蒸汽k=1．1。其它介质的k值见表3-2。V／V*L／Di1×a000．40．50．60．70．80．91．01．11×10’11×i0—2～’、～．、、¨／．删I／／f。．，协)、、、／／／vlv，|c{!--强夕、蕊／．乏多夕IK2梦澎多◇／形彭弋／／／／吲，|／／／／、jIt’／／／州／＼’／／矧ff，。／测／／／，，《f瓞＼k：1．4带∑睦{·§P／P,f．0、k=1．19I1．11．Z1．31．41．51．61．71．8P／P,图5-7管段始端处介质压力和流速的确定为了利用图5—7，必须首先计算厂(工／Dt)，厂是Darcy-Weishbach摩擦系数(对于蒸汽取0．013)；工是管段的长度(姗)，Df是管道内径(咖)。对于图5—6中的点②，工就是放空管的长度，D，就是放空管的内径。求得厂(工／Df)后，由图5—7可以得到P2／P3和V2／V3的数值。点②处的介质压力和流速n，yz可由以下公式求得： 石油化-r行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5苹肛P，(尝)仔5，y：幽(瓷)仔6，图5—7线图程序化与第4．2．2章节相同。当因变量y取对数时，可按照19(y)与工的关系建立最小二乘法拟合公式。呤k=1．4时，P／P*与L／D，的关系曲线取下列点进行最小二乘法拟合：P／P*11．1111．201．2511．30l1．35l1．40l1．45l1．5Q．I!：．曼Ql!：ZQI!：旦QL／Dj11．0013．6515．8517．708．42111．40Ili．87112．10113．10114．20115．20曲线拟合公式为：一L=1。-9．704575撕+13．4365确唔-4．131712432(-刍,]2D；◆k=1．3时，P／P*与L／D。的关系曲线取下列点进行最tJ、--乘法拟合：P／P*11．1011．2011．2511．30l1．35l1．垒0．J．_!=堑。．11：墨Ql!：昼QI!：ZQJ!：垦QL／Dj1．2714．3016．9719．20110．15111．80112．17112．80113．70115．oo116．20曲线拟合公式为：三=10-8．533137576+12．00274228去_3os702365(去．)2D，◆k=1．2时，P／P*与L／D，的关系曲线取下列点进行最小二乘法拟合：EZ坠I!：!Ql!：2Ql!：至墨l!：墨Ql!：墨§l!：垒QI!：生墨I!：墨QI!：曼QI!：zQI!：堕L／Dj11．6515．3018．12llo．20111．27112．00112．63113．00114．20115．80117．20曲线拟合公式为：一L=lu-7．287221797+10．42868357知87⋯(吉)2D，◆k=1．1时，P／P*与L／D；的关系曲线取下列点进行最小二乘法拟合：￡』坠l!：!QI!：至QI!：至互l!：墨Ql!：圣曼I!：垒QI!：垒墨l!：墨QI!：鱼QI!：ZQl!：堕L／Dj11．7516．0018．46110．60I11．73112．50113．32113．80115．oo117．00119。00曲线拟合公式为：57(5-7)(5_8)(5．9) iL圳---6．987450814+10．04145875鲁舢51782888(；丁(5-，o)D。r一7以上4条曲线拟合误差平方和为0．6左右，满足工程使用精度要求。令k=1．4时，v／v,-与L／D，的关系曲线取下列点进行最小二乘法拟合：Y△!IQ：§墨IQ：墨ZIQ：鲤lQ：鱼墨IQ：2QIQ：Z墨lQ：垦QlQ：垦墨lQ：里QIQ：里!IQ：旦呈L／Di120．00J18．20116．30114．72112．60110．67l8．50I3．87l1．80I1．33I1．00曲线拟合公式为：iL圳-3．256138202+14．98337106≯3659渊(长丁(5-11)DlP一7◆k=1．3时，V／V,与L／D。的关系曲线取下列点进行最4,-乘法拟合：!么y!IQ：§墨lQ：墨ZlQ：鱼QIQ：鱼墨IQ：ZQIQ：Z墨Q：垦QIQ：璺墨lQ：旦QIQ：璺!IQ：旦至L／0j120．00117．97116．80114．87113．20110．789．50l3．93l2．50l1．42ll-oo曲线拟合公式为：iL_10-3．604591341+15．80461906知53240093(长丁(5-。2)一=lo≯7532伽3引f5-121Dfr～7◆k=1．2时，V／V,与L／D。的关系曲线取下列点进行最4,-乘法拟合：Y么!!IQ：煎lQ：墨ZIQ：鱼QQ：鱼墨lQ：zQIQ：Z墨lQ：墨QQ：墨墨IQ：里Ql盟旦Ll_Q笾L／Dj120．00118．21117．30114．98113．80110．83110．20l4．172．60I1．481．oo曲线拟合公式为：一舶堋58M6(长)2mnL=1042。7841686+17．431408岳**。13’7858246㈥(5-13)DiV～7◇k=1．1时，V／V*与L／D；的关系曲线取下列点进行最小二乘法拟合：y』竖lQ：望lQ：盟IQ：昼QIQ：鱼墨IQ：ZQlQ：z墨IQ：璺QIQ：璺墨IQ：里QIQ』!．阻皇墨L／Dj120．00118．47117．70115．23114．20111．23110．80I4．563．10l1．5ll1．00曲线拟合公式为：iL=lu-．4．734059664+18．74503199茜一14：53742545(长)‘。5一，4，Dfr～7以上4条曲线拟合误差平方和为0．5左右，满足工程使用精度要求。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章>反作用力的计算在先导式泄压阀开启后的稳定流动状态，图5—6所示排气弯头点①处以及放空管上点②和点③处的排气反作用力可按式(5—15)计算：^=肌+(Pi一尸口)At(5—15)式中：R_i点的排气反作用力，N；W一介质质量流量，k舻；M一点的介质流速，m／s；Pi—i点的介质压力(绝压)，Mpa；P4一标准大气压，等于0．1013Mpa；A一点的排气流通面积，miil2。如果需要求出作用于泄压阀主管、入口管和出口管上某一点的力矩，只要将反作用力，-乘以该点到力作用点的距离即可。对于放空管，如果出口设计成斜面(如图5-6所示)，排气反作用力，，的方向将与垂直方向存在一个夹角爹，它是斜面倾斜角矽的函数，爹可以近似取为秒的一半。如图5-6所示，在泄压阀开启时，放空管受到F：和F，两个力的作用。放空管的支架应能承受垂直和水平两个方向的不平衡力及力矩。当泄压阀突然开启时，管道在瞬间荷载作用下所受到的作用力一般大于稳定流动状态下的作用力，这种动力放大特性可用动载因子五来表征。考虑瞬时冲击动力效应的排气反作用力为：凡=觚(5—16)式中：凡一考虑动力效应的i点排气反作用力，N；力—动载因子。动载因子必的确定方法如下：1)计算泄压阀系统的自振周期r，参见图5-8；捌川46璧(5-17) 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制式中：r一泄压阀系统的自振周期，s；M一泄压阀系统的质量(包括阀门、管道、法兰和附件等)，kg；h一主管至出口管中心线的距离，Iillll；E一设计温度下入121管道材料的弹性模量，Mpa；，一入121管道的截面惯性矩，nlIn4。安全阀、管道及法兰的重心图5-8泄压阀自振周期的计算2)计算to／T，to是泄压阀从全闭到全开的时间，s；3)由to／T从图5-9查出动载因子力。在设计放空管时，如果方法不得当，可能出现反喷现象，也就是放空介质沿放空管入13处反向喷出。为防止反喷，放空管的设计应满足条件F->F2(参见图5-6)。图5-9线图程序化采取线性拟合，当自变量x与因变量Y坐标都取对数时，可按照lg()，)--与lg(x)的关系建立线性公式。图5-9是分段直线函数，N-VYO5个点进行拟合：经线性拟合后图5-9函数为： 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章乒：厂(睾)：』2．O。o一㈣⋯洲】s(小2呦sz螂枷，s(1s(加，螂40009]。o-o．，·，⋯(，料，)+o1．10．1≤垒≤O．4丁0．4<兰≤1．0r(5—18)1．0<一fo<10丁．110≤垒≤20r‘||l、＼、|、、、、、＼、X、一0．10．20．40．60．81．02．04．06．08．01020弋Q九图5-9动载因子的计算5．3．6噪音的计算‘21本文中先导式泄压阀排放时噪音的计算依据API中推荐的计算方法进行计算。流动的介质通过泄压阀时发出的噪声用APl521第5．4．4．3节的方程式计算，声音强度按分贝测定。1．在距离向空气中噪声传播发出点30米(100英尺)处的噪声等级可以根据以下方程式计算：L30(100)=L+lOLogl。1／2MC2)其中：L=36．744Ln(P,,)+14．576R<2．875L=3．3023Ln(P．)+49．83lR>t2．875式中：工一噪声强度按在30米(100英尺)处的声音强度测定。6l(5-19) 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制M一通过阀门的质量流量(斯勒格每秒或千克每秒)。C一阀门处气体中的声速(米每秒或英尺每秒)。^一通过阀门时的压力比(进口压力比出口压力)。阀门出口处气体中的声速计算公式如下：>用米每秒计算单位时，计算公式：c圳．2剧j(5-2。)>用英尺每秒计算单位时，计算公式：㈤23(笥(5-21)式中：k一气体的热容比；r一气体温度，兰氏温标(开尔文)；M．一介质的分子量。2．不同于30米(100英尺)距离处的噪声等级可以根据以下公式调整：>采用英制单位时：如‰枷幻舳(志)仔22，>采用公制单位时：LP=L∞一20Log-。(嘉)c5—23，式中：厶一在距离“R"处的声音强度，分贝。L,oo(30)一在100英尺(30米)处的声音强度，分贝。R一距离声源的距离，米或英尺。5．4系统主要功能的应用5．4．1选型功能的应用选型功能是整个系统的核心。客户在选型窗口输入需求压力、背压要求、温度要求、排量要求、流道面积要求、进出口尺寸、材料要求等参数后，按“选型"按钮见图5-3，系统自动查找确定先导式泄压阀的进出口尺寸、压力等级，并计算出实际的排量及流道面积数据，然后把相关结果列在初步选型结果中，如图5-10所示。 石油化I行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章图5-10选型后的初步选型结果然后需要进行软体材料即“0”形圈的选择确定，因为部分部位的软体材料有多项可用选项需要客户自主确定。在此初步选型窗口中点击“配置”按钮进行软体材料配置，如图5—10所示。配置完成后即完成选型，最终的选型结果如图5-11所示。图5-11选型结果 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制5．4．2选型结果的输出选型完成后点击“保存"按钮，即完成选型过程。选型结果可以点击“打印"按钮进行结果输出。输出的结果包括3个部分：泄压阀基本数据、材料清单、主导阀示意图及流道面积的计算公式，如表5-2、5-3、5—4、5—5所示。其中表5-3、表5-4中的主、导阀部件图从数据表3-3中调用。先导式泄压阀选型报告客户名称：苏州燃气公司客户联系方法：0512—68112456选型人：刘建国核对人；张国涛日期：2008—8-18标牌号001先导式泄压阀型号3-4916K-CC—DA-RF-GS／49PV07-CC-E-GS—BN进口连接要求3．00F191500#Rf选择3．00Flg1500#Rf出口连接要求4．00Flg900#Rf选择4．00Flg300#Rf选型数据设计规范ASME第八章流体空气流体状态气体M28．9700Z1．0000k1．4C356Kd0．878Kb1．OOKv过压10．OO％Kc1．000压力操作压力设定压力500．00520．00Psig最大工作压力520．00Psig最小附加背压50．00Psig最大附加背压100．00Psig排放背压总背压50．00150．00Psig大气压力1．00Psia温度操作温度300．00F泄放温度300．00F设计温度350．00F流道面积需求流道面积2．0362in2选择流道面积代码2．1600in2K选择标准ASME标准排量需求排量80，000．0Lb／hr选择排量84，865．3Lb／hr铭牌排量20．422SCFM反作用力607lbs噪音97Dba@30Ill表5-2泄压阀基本数据 ‘№化I行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章主口材料清单部件名称材料ASMESA2IEWCECARBONSTELL阀#进口管塞316STAINLBssSTELL316ST^IHLEsSSTELL《嘴0m圈TEFⅧ316STAINLESSSTELL316STAINLESSSTELLCHEgRAZ腔件锁￡螺＆316$TAINLESSSTELL316STAINL酷SSTELLI"EFLON316STAINLESSSTELLCHEMRAZ腔体螺40形目oⅢ脓AZ316ST^INLEsssTELL316STAINLESSSTELLi桩0形嚼TEFLONmON316STAIN旧SSTELLASMESASl670CARBONSTEEL盏板螺4^s眦SA：【9429^LLOYSTEELASE9SAl93B7ALLOYSTEEL316ST^INL酷SSTELL316STAINLESSSTELL#口适E$元镕』316STAINLESSSTELL鞫!f鬟i===墨瞄tj“!舰Ni蒌溉鬟●。^：1905—7一l／2ini习匿-__毒善!懑：1S1．：O一篇71／Si詈n圈—P图I 第5章石油化I行业先导式澄Ⅲ阀的计算帆辅助设计选型秉统研制先导式泄压阀选型报告标牌号l00l阀门型号l3-491目一0}D^-RF_6S／49PV07-cc—E-cS一聃联系方法l0512．68112456客户名韩：I苏州燃气公司工程名称：『燃气I程地址：l苏州工业园区数量m道面敷：121600in2异目材料涪单材蚪3l6STAINLESSSTELL3I6ST^INLESSSTELL316STAI札Es5STELL316STAI肌ESSSTELLASMESA35】CFSMSTAINL酷SSTEELCRROMESTEELBRONZE／STEEL3】6ST^I札EsSsTⅡ^3】6STAINLESSSTELL3l6ST^INLESSSTnL316STAINLESSST自．L316STAINLESSSTFLL316STAINLESSSTELL316St^IHLEsSST臣L■#孔●^316S孙INLESSSTELL316STAINLESSST￡LL导一奉体3l6STAINLFSSSTELL316STAINLESSSTELL口$￡镕自316St^INLESSSTELL3l6STAINLESSSTELL㈠㈨rI／1I，■一’-。—’寸卜e就童薯麟啊’●l圈p—1釜』窖疆kk；恕麓。_■熟吐～’一i并嘲戤霹叶¨＼|I[1l表5—4材料清单及效果示意图(导阀) 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第5章先导式泄压阀选型报告r标牌号：001阀门型号：3—4916K—CC—DA—RF—GS／49PV07-CC—E—GS-BN联系方法：0512-68112456客户名称：苏州燃气公司工程名称：燃气工程地址：苏州工业园区数量1流道面积：2．1600in2AcW颦娩CKPNMKbKcKu2．0362：80000·000木s9rt(760·0水1·0000)Ac=2．1600in2表5-5流道面积的计算公式表5—5中的公式是供客户参考的，选型公式的选用见第4．1章节。该公式为(4-6)。67 第5章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制5．5本章小节本章详细介绍了先导式泄压阀选型程序的设计。描述了数据库中各数据表的结构、系统的实现、系统的应用及内部的相关计算。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第6章第6章系统评价6．1系统评价6．1．1系统主要特色优点介绍／实用性界面简单、文字简洁、功能完备。／高效性系统选型速度快，选型算法简洁快速高效。／技术先进／可靠性好系统稳定可靠，使客户对公司的产品充满信心。6．2毕业设计心得与收获为期三个多月的毕业设计即将结束，也就意味着我的研究生生活即将结束，但在这令人难忘的时间里我学到了很多知识和技能。通过这次毕业设计使我掌握了做科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了坚实的基础，现将感受总结如下：首先，我学会了对相关科技文献的检索，一切科学研究都是建立在前人研究的基础之上的。因此，对于相关文献资料的检索显得尤为重要。在现代社会中，随着计算机的普及以及网络技术的发展，对于文献的检索已经从图书馆的纸质资料转移到网络平台下的电子文档。通过毕业设计，我详细的学习并掌握了IEEE、中国知网、万方数据库等数据库的检索与使用。其次，对于外文资料的翻译与理解。由于我国科技水平的限制以及英语在世界范围内的普及，前沿的科技文献都是用英语给出的，给我们非英语国家造成了一定的不便。这就要求我们在科研工作中必须能够快速准确的阅读理解并翻译英文文献资料。在这次毕业设计中，我所接触的文献资料主要是由英文给出的，这在很大程度上锻炼了我对外文资料的阅读理解水平，从一定程度上提高了我对外文资料的翻译能力。 第6章石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制第三，对于各种工具软件的熟练使用也是科学研究中所必不可少的。在这次毕业设计中，我主要使用的是VB这一工具软件，该软件可用于概念设计，算法开发，建模仿真，实时实现的理想集成环境。由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得VB在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在VB的主要应用方向一科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，广泛的分布在航空航天，金融财务，机械化工，电信，教育等各个行业。成为这些行业进行科学研究所必备的软件。这次毕业设计我认真地学习了vB的使用，并利用该软件进行仿真与绘图。为今后的科研工作打下了基础。最后，通过这次毕业设计还使我了解了科技论文的写作规范，熟悉了offic系列软件在文字处理与排版等方面的使用。总之，这次毕业设计不是简简单单的完成了一个课题，而是使我初步的掌握了科学研究的步骤与方法，巩固了我的专业知识，练习了我的实际操作能力，锻炼了我分析解决问题的能力，为今后的工作打下了坚实的基础。 石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制结束语经过三个多月的设计和开发，石油化工行业先导式泄压阀计算机辅助设计选型系统基本开发完毕。但是由于毕业设计时间较短，所以该系统还有许多不尽如人意的地方，比如联机文档比较少，用户界面不够美观，出错处理不够等多方面问题。这些都有待进一步改善。三个多月的毕业设计，使我提高了实际操作能力，从以前的理论上升到实践，从感性认识上升到理性认识，真正做到学有所用，虽然在设计过程中我也遇到一些困难，但在老师的帮助和自己的努力下，我都一一克服了，但由于时间关系，我并不能做到尽善尽美，应该说这是一大遗憾吧。首先，由于数据库原理的某些方面的细节掌握不够扎实，导致设计过程中的很多变动。其次，对于本次设计，由于时间、自身开发水平及其它原因，对于图形间的比较，没有能够实现，这是自己的一大遗憾。通过这段时间的毕业设计，学到了很多东西，不仅把以前所学的很多知识充分利用上了，还让我学会使用了编程语言和数据库开发技术。我们在虚心听取和接受老师和同学们的意见和建议的同时，会更加努力将其加以完善，并且提高自身知识水平。这并不是毕业设计的结束，更不是人生在学习生涯中的结束，而是新环境、新学习、新挑战的开始。只有这样我们才能学无止境，以求得更大的发展。对于我们年轻人来说，我相信：挑战越多，机会越多。我们会打足精神，努力开创新的成绩，勇敢的面对以后发生的一切，更好的提高自己，以便能够更好为社会服务，为人民服务，近而体现自己在社会发展中的价值。71 参考文献石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制1．((2004ASMEBO眦R＆PRESSUREVESSELCODE》ASMEBoilerandPressureVesselCommitteeSubcommittees，Subgroups，andWorkingGroups2004．1．1ISBNO-7918-2891-32．((API521-2007Pressure--relievingandDepressuringSystems))AmericanPetroleumInstituecommitteesgroups2007．3ISBNCX521053．((实用阀门设计手册》机械工业出版社陆培文主编出版日期2004．5．1，ISBN：711103335．4．《锅炉压力容器压力管道安全泄放装置实用手册》中国标准出版社周震著出版日期：2003．7．1，ISBN：97875066309625．《化工工业设计手册》化学工业出版社中国石化集团上海工程有限公司出版日期：2006．2．21，ISBN：75025448796．《油气管道概论》石油工业出版社石广仁著出版日期：2005．6，ISBN：5087—0厂rE．39347．《气体和液体性质》石油工业出版社中国石油天然气集团公司人事服务中心编出版日期：2005．6，ISBN：5103-6厂I"E．39488．《热工学》石油化工出版社朱建辉、江兴歌、徐旭辉等译出版日期：2005．4，ISBN：5033-1厂IE．35059．《现代工程检测及仪表》石油化工出版社应凤祥、罗平、何东博等著出版日期：2004．12．1，ISBN：7-5021-4816-7厂rE．337610．《环境保护与中国天然气发展战略》石油化工出版社中国石油天然气集团公司人事服务中心编出版日期：2004．8．23，ISBN：7-5021"4683伽．326511．《管道经验法则手册》石油化工出版社叶德燎、陈荣林、刘兰兰编著出版日期：2004．8．1，ISBN：7-5021-4698-9厂I’E．327612．《中国油气管道》石油化工出版社孙梦茹、刘文业著出版日期：2004．7．1，ISBN：7-5021-4717-9厂I’E．3293 石油化工行业先导武泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制参考文献13．《机械零件》石油化工出版社谭学润著出版日期：1996．1，ISBN：8004329814．《高性能计算机与石油工业》中国石化出版社李剑峰著出版日期：2004．8ISB．N：80164217115．《流体流动手册》(美)中国石化出版社邓敦夏译出版日期：2004．8，ISBN：‘80164213916．《企业安全生产检督管理》中国石化出版社徐明著出版日期：2004．7，ISBN：80164059617．《实用机械密封技术问答》(第二版)中国石化出版社王汝美著出版日期：2004．4ISBN：80164405018．《现代高分子材料生产及应用手册》中国石化出版社汪多仁著出版日期：2004．3，ISBN：80164195719．《数据库原理及应用》中国石化出版社安迎建著出版日期：2004．2，ISBN：80164497220．《换热器设计手册》(美)中国石化出版社钱颂文译出版日期：2004．1，ISBN：80164445X21．《(压力管道应力分析》中国石化出版社唐永进著出版日期：2003．12，ISBN：80164447622．《现代设计方法》机械工业出版社应锦春著出版日期：2000．4，ISBN：7—111-07876-423．《石油化工工艺管道设计与安装》中国石化出版社张德姜著出版日期：2003．7，ISBN：80164135324．《压力容器焊后热处理技术》中国石化出版社陈泰炜著出版日期：2002．5，ISBN：80043497425．CVCorporation．ParametricModelingUserGuideandMenuReference．USA，199426．CVCorporation．Feature-BasedModdingUserGuideandMenuReference．USA，199427．JiangTing-Yong．BuildingandapplicationofstandardpartslibrarysofprogressivediesbasedonCADDS5softawre．In：ProceedingsofCAD／CAMTechnology’96，1996，88—93(姜庭勇．基于CADDS5平台多工位级模具标准件库的建立与应用．’96中国CV用户CAD／CAM学术会议论文集．1996．88-93)73 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致谢石油化工行业先导式泄压阀的计算机辅助设计选型系统研制致谢终于到了写致谢的时候，为论文的最终定稿舒了一口气。忽然意识到两年半研究生生涯将就此结束，心中难免不舍。回顾这一求学路程，记忆里满是老师的悉心指导和同学的快乐相伴，他们让我的生活充实而富有活力，让我在生命的又一里程碑上刻下了重要的篇章，在此我要向他们表达最诚挚的感谢。首先要感谢我的导师顾德裕教授，他教导了我学术研究的方法，也为我指引了研究的领域和方向。在本论文的撰写过程中，顾老师从选题直至成稿一直给予我重要的指导和帮助，为我解开了无数的困惑，提供了很多关键性的建议。另外还要感谢芮延年、樊琳、傅戈雁、钟康民、冯志华、卫瑞元、叶萍、施亚东、郭世平、汪光先、陈莉达以及机械系所有的老师，他们让我在课堂上学到了丰富的知识，让我见识了众多研究领域的精华。研究生期间朝夕相处的同学也是宝贵的财富，感谢他们让我得到了日积月累的真挚友情，不论是有形的图文还是无形的记忆，都会珍藏着我们的欢声笑语，永不磨灭。感谢所有同学，感谢所有的朋友，很幸运能够认识你们，我的学习生活因你们而更加丰富多彩。最后，感谢我的家人，想到你们总会让我的心里安详而温暖，你们的哺育之恩、爱护之情我当永世不忘，祝你们身体健康，永远年轻1762009年4月'