1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

阀门国内外行业发展

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 阀门作为一个流体输送的组件，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、食品加工、制药机械各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动控制装置。

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 自我国加入WTO，带动我国经济的发展，加上国际贸易门坎的降低以及发达国家调整产品结构，中国正逐渐成为世界上最大的加工厂，阀门行业的发展非常迅速。据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国阀门制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示，目前，我国的阀门生产企业数量位居全世界第一，成为世界最大泵阀生产国，浙江温州作为中国最大的泵阀制造中心占有全国市场的35%，，泵阀产值一直占全国泵阀总产值的30%以上，而温州的泵阀企业又主要集中在永嘉县和龙湾区。

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 随着几项世纪工程”西气东输;、西电东送#8217;、”南水北调#8217;等项目的开工需要大量的阀门产品配套；另外，我国正面临着工业化时代的到来，石化行业、电力部门、冶金部门、化工行业和城市建设等使用阀门大户将增强对阀门产品的需求。在工业化、城市化、改革和全球化四大力量推动下，我国阀门装备制造业前景还是宽广的，高端化、国产化，现代化、将会成为今后我国阀门行业发展的主要方向。

#160;#160;#160; #160;#160;#160;#160;国际阀门贸易市场在最近几年中十分活跃，竞争也相当激烈。势力较强的是德国和美国。德国是世界最大的阀门出口国。1985年意人利阀门贸易额超过美国，位居第二。1987年上业发达国家的阀门总进出口额所占比重分别为：德国22.2，意大利l6.5 ％ ，美国10.9 ％ ，日本l0.7 ％ ，法国9.7 ％ 。1985年世界前八名阀门进出口贸易额的排名如下：德国2739.8 百万德国马可，意人利 2l27.5百万德国马可，美国1833.I百万德国马克，日本1683.5 百万德国马克，法国1545.7百万德国马克，英国l376.7百万德国马克。

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 30多年来，随着国外大型成套技术的发展，出现了一系列新型成套设备与单机。与阀门有关的新型成套设备发展的特点是大型化、高参数化、高性能自动化和成套化。成套设备自动化水平发展神速，国外石油化工．企业主要生产过程已经实现直接数字控制，有的还实现了计算机分级控制。合成氨乙烯、尿素、合成纤维、合成橡胶和合成塑料等化工企业普遍实现巡回检测、报警、有的实现闭环控制和局部最佳化控制。20万kW以上大型发电机组普遍向计算机控制发展。核电站普遍用计算机控制。长输管线系统不少国家用计算机控制，并装有微波通讯系统，总控制室只有2---3个值班人员。可以通过电视监视全线工作情况。以上这些成套设备的控制方式也都要求阀门与之相适应。所以，近30年来，国外阀门的控制方式也有很大发展。除一般手动、机动、电动、气动、 液动传动之外， 电液连动 、 气液连 、自动控制的阀门品种不断增多，并有进一步发展的趋势。

一、设计阀门的产品参数以及结构

阀门基本参数

1、公称通径

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 公称通径是管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸，公称通径是供参考用的一个方便的整数，与加工尺寸仅存不严格关系。公称通径用字母”DN”后面紧跟一个数字表示。

2、公称压力

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 公称压力PN是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是经供参考用的一个方便整数。是指阀门设计工作压力，压力等级按标准划分。

3、工作压力

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 是用户在应用环境的实际压力，应小于阀门的公称压力。下表是美、德、日公称压力等级对照表

ANSI	150	300	600	900	1500	2500
PN	20	50	110	150	260	420
JIS	10	20	40	63	#160;	#160;

闸阀结构

（1）平行式闸阀（密封面与垂直中心线平行，即两个两个密封面互相平行的闸阀）。在平行式闸阀中，以带推力楔块的结构最为常见，即在两闸板中间有双面推力楔块，这种闸阀适用于低压中小口径（DN40mm#8212;#8212;300mm）闸阀，也有在两板间带有弹簧的，弹簧能产生预紧力，有利于闸板的密封。

（2）楔式闸阀（密封面与垂直中心线成某种角度，即两个密封面成楔形的闸阀）。在楔形闸阀中，又有单闸板，双闸板和弹性闸板之分。单闸板楔式闸阀，结构简单，实用可靠，但对密封面角度精度要求较高，加工和维修较困难，温度变化时楔住的可能性很大。双闸板楔式闸阀水和蒸汽介质管路中使用较多。它的优点是：对密封面角度要求较低，温度变化不易引起楔住的现象，密封面磨损时可以用垫片补偿。但这种结构零件较多，在粘性介质中易粘结，影响密封。主要是上、下挡板长期使用易发生锈蚀，闸板容易脱落。弹性闸阀楔式闸阀它具有单板楔式闸阀结构简单实用可靠的优点，又能产生微量的弹性弥补密封面角度加工过程中产生的偏差，改善工艺性，现已被大量采用。

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 明杆闸阀结构形式

#160;

#160;

#160;

#160;

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 暗杆闸阀结构形式

二、阀门的分类

按作用和用途

（1）截断类：如闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、针型阀、隔膜阀等。

截断类阀门又称截止阀和闭路阀，其作用是接通或截断管路中的介质。

止回阀又称单向阀或逆止阀，止回阀属于一种自动阀门，其作用是防止管路中的介质倒流、防止泵及驱动电机反转，以及容器介质的泄漏。水泵吸水关的底阀也属于止回阀类

#160;#160;#160; 防爆阀、事故阀等，安全阀的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的。

#160;#160;#160; 调节阀、节流阀和减压阀，其作用是调节介质的压力、流量等参数。

（2）真空类：如真空球阀、真空挡板阀、真空充气阀、气动真空阀等。其作用是在真空系统中，用来改变气流方向，调节气流量大小，切断或接通管路的真空系统元件称为真空阀门。

（3）特殊用途类：如清管阀、放空阀、排污阀、排气阀、过滤器等。

#160;#160;#160; 排气阀是管道系统中必不可少的辅助元件，广泛应用于锅炉、空调、石油天然气、给排水管道中。往往安装在制高点或弯头等处，排除管道中多余气体、提高管道路使用效率及降低能耗。

按公称压力

（1）真空阀：指工作压力低于标准大气压的阀门。

（2）低压阀：指公称压力PN ≤1.6Mpa 的阀门。

（3）中压阀：指公称压力PN 为2.5Mpa、4.0Mpa、6.4Mpa的阀门。

（4）高压阀：指公称压力PN 为10.0Mpa～80.0Mpa的阀门。

（5）超高压阀：指公称压力 PN≥100.0Mpa的阀门。

按工作温度

（1）超低温阀：用于介质工作温度 t－101℃的阀门。

（2）常温阀：用于介质工作温度－29℃℃的阀门。

（3）中温阀：用于介质工作温度120℃℃的阀门。

（4）高温阀：用于介质工作温度t425℃的阀门。

按驱动方式

按驱动方式分类分为自动阀类、动力驱动阀类和手动阀类。

压缩空气驱动的阀门。液动阀：借助油等液体压力驱动的阀门。

此外还有以上几种驱动方式的组合，如气-电动阀等。

按公称通径

（1）小通径阀门：公称通径DN≤40mm的阀门。

（2）中通径阀门：公称通径DN为50～300mm的阀门。

（3）大通径阀门：公称阀门DN为350～1200mm的阀门。

（4）特大通径阀门：公称通径DN≥1400mm的阀门。

按结构特征

阀门的结构特征是根据关闭件相对于阀座移动的方向可分为：

（1）截门形：关闭件沿着阀座中心移动；如截止阀。

（2）旋塞和球形：关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转；如旋塞阀、球阀。

（3）闸门形：关闭件沿着垂直阀座中心移动；如闸阀、闸门等。

（4）旋启形：关闭件围绕阀座外的轴旋转；如旋启式止回阀等。

（5）蝶形：关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转；如蝶阀、蝶形止回阀等。

（6）滑阀形：关闭件在垂直于通道的方向滑动。如滑阀。

按连接方法

（1）螺纹连接阀：阀体带有内螺纹或外螺纹，与管道螺纹连接。

（2）法兰连接阀门：阀体带有法兰，与管道法兰连接。

（3）焊接连接阀门：阀体带有焊接坡口，与管道焊接连接。

（4）卡箍连接阀门：阀体带有夹口，与管道夹箍连接。

（5）卡套连接阀门：与管道采用卡套连接。

（6）对夹连接阀门：用螺栓直接将阀门及两头管道穿夹在一起的连接形式。

按阀体材料

（1）金属材料阀门：其阀体等零件由金属材料制成。如铸铁阀门、铸钢阀、合金钢阀、铜合金阀、铝合金阀、铅合金阀、钛合金阀、蒙乃尔合金阀等。

（2）非金属材料阀门：其阀体等零件由非金属材料制成。如塑料阀、搪瓷阀、陶瓷阀、玻璃钢阀门等。

#160;

三、阀门应用范围及发展

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 随着现代生活的各种需要，那么生产这些重要产品的零配件也层出不穷。以下就是阀门在现代社会中的主要应用领域。

1、石由装置用阀门：

（1）炼油装置，炼油装置需用的阀门大多是管道阀门，主要为闸阀、截止阀、止回阀、安全阀、球阀、蝶阀、疏水阀、其中，闸阀需量占阀门总数的80%左右，（阀门占装置总投资的3%至5%）。

（2）化纤装置，化纤产品主要有涤纶、晴纶、维纶三大类。其需用的阀门的球阀、夹套阀（夹套球阀、夹套闸阀、夹套截止阀）。

（3）丙烯晴装置。该装置一般需用尺度出产的阀门，主要为闸阀、截止阀、止回阀、球阀、疏水阀、针形截止阀、旋塞阀、其中，闸阀占阀门总量的75%左右。

（4）合成氨装置。因为合成氨原和净化方法不同，其工艺流程不同，所需阀门的技术机能也不同。目前，海内合成氨装置主要需用闸阀、截止阀、止回阀、疏水阀、蝶阀、球阀、隔膜阀、调节阀、针型阀、安全阀、高温低温阀。

2、水电站应用阀门：我国电站的建设正向大型化方向发展，所以需用大口径及高压的安全阀、减压阀、截止阀、闸阀、蝶阀、紧急堵截阀及流量控制阀、球面密封仪表截止阀，（根据国家”十五”规划，除内蒙、贵州两省还可建20万千瓦以上机组外，其它省市则只能建30万千瓦以上的机组）。

3、冶金应用阀门：冶金行业中氧化铝行为主要需用耐磨料浆阀（在流式截止阀）、调节疏水阀。炼钢行业主要需用金属密封球阀、蝶阀及氧化球阀、截止闪和四通换向阀。

4、海洋应用阀门：跟着海上油田开采的发展，其海洋平发需用阀门的量也逐渐增多。海洋平台需用关断球阀、止回阀、多路阀。

5、食品医药应用阀门：该行业主要需用不锈钢球阀、无毒全塑球阀及蝶阀。以上10种大类阀门产品中，通用阀门的需求相比居多，如仪表阀门、针型阀、针形截止阀、闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀居多。

6、乡村、城市建筑应用阀门：城建系同一般采用低压阀门，目前正向环保型和节能型方向发展。环保型的胶板阀、平衡阀及中线蝶阀、金属密封蝶阀正在逐渐取代低压铁制闸阀。海内城市建筑需用阀门多为平衡阀、软密封闸阀、蝶阀等。

7、乡村、城市供热用阀门：城市代热系统中，需用大量的金属密封蝶阀、水平平衡阀及直埋式球阀、因这类阀解决管道纵向、横向水力失调题目，达到节能、代热平衡的目的。

8、环保应用阀门：海内环保系统中，给水系统主要需用中线蝶阀、软密封闸阀、球阀、排气阀（用于排除管道中的空气）。污水处理系统主要需用软密封闸阀、蝶阀。

9、燃气用阀门：城市燃气占整个自然全市场的22%，阀门用量大，其类型也多。主要需要球阀、旋塞阀、减压阀、安全阀。

10、管线应用阀门：长输管线主要为原油、成品没及自然管线。这类管线需用量居多的阀门是锻钢三体式全通径球阀、抗硫平板闸阀，安全阀，止回阀。

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 阀门装备的生产制造无论从短时间或是长久来看，都有着十分广阔的前景。尤其是在城市建设、工业发展、技术革新以及全球化这四大因素的助推下，我国国内未来阀门产业将会朝着更为国际化、高端化、现代化发展，而这也正是我国阀门国内阀门的行业发展方向。国内阀门装备生产厂商也在不断追求创新的过程中，打进新的市场，在竞争日益激烈的泵阀行业大潮中求生存、谋发展。

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 未来国内阀门产品该如何转型要从以下几点着手：

1.铸钢阀门产品市场趋势随着石油开发向内地油田和海上油田的转移，以及电力工业由30万千瓦以下的火电向30万千瓦以上的火电及水电和核电发展，阀门产品也应依据设备应用领域变化相应改变其性能及参数。

2.城建系统一般采用大量低压阀门，并且向环保型和节能型发展，即由过去使用的低压铁制闸阀逐步转向环保型的胶板阀、平衡阀、金属密封蝶阀及中线密封蝶阀过渡。输油、输气工程向管道化方向发展，这又需要大量的平板闸阀及球阀。

3.能源发展的另一面就是节能，所以从节约能源方面看，要发展蒸汽疏水阀，并向亚临界和超临界的高参数发展。

4.电站的建设向大型化发展，所以需用大口径及高压的安全阀和减压阀，同时也需用快速启闭阀门。

5.成套工程的需要，阀门供应由单一品种向多品种和多规格发展。一个工程项目所需阀门，由一家阀门生产厂家全部提供的趋势越来越大。

#160;

四、闸阀的种类和用途

闸阀种类

#160;#160; #160;#160;#160;#160;#160;国内生产闸阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类：以JB/T2203－1999《闸阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数安全阀生产厂家均按本标准设计生产。

#160;#160;#160;#160;#160;#160;#160; 手动闸阀工作原理：转动手轮，通过手轮与阀杆的螺纹的进、退，提升或下降与阀杆连接的阀板，达到开启和关闭的作用。

按壳体/主体材料分类，闸阀可分为：

金属材料阀门：如碳钢阀门、合金钢阀门、不锈钢阀门、铸铁阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铜合金阀门、铅合金阀门等。

金属阀体衬里阀门：如衬胶阀门、衬氟阀门、衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。

非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。

闸阀用途

#160; （1）闸阀只供全开、全关各类管路或设备上的介质运行之用，不允许作节流用。

#160; （2）带手轮或手柄的闸阀，操作时不得再增加辅助杠杠（若遇密封不严，则应检查修复密封面或其他零件）。手轮、手柄顺时针旋转为关闭，反之则开启。带传动机构的闸阀应按产品使用说明书的规定使用。

五、参考文献

杨源泉 编著 《阀门设计手册[M]》 北京 机械工业出版社 2000.

邱天，付光洁#160;编著#160;《水管工实用技术手册[M]》#160;南京 江苏科学技术出版社#160;2006

中国标准出版社、全国阀门标准化技术委员会编著《中国机械工业标准汇编阀门卷[M]》#160; #160;北京中国标准出版社 2009.

闵庆凯，王庆顺，陈志国#160;主编#160;《管道工实际操作手册[M]》#160;辽宁科学技术出版社#160;2006.

阀门设计编写组 《阀门设计[M]》 沈阳 沈阳阀门研究所 1976.

张俊尤 #160;国内外阀门发展概况[J] 华电技术 1981(4):3-7.

王晓霞 《阀门行业近忧远虑纵观》通用机械 2007.1

陆培文 主编 《实用阀门设计手册[M]》 北京 机械工业出版社 2004.

张晓忠 #160;工业阀门国内外发展趋势[J] #160;装备制造 2009(12):101.

吴宗泽《机械设计实用手册》化学工业出版社 2003.11

饶纪杭，周明著 编著 《阀门电动装置》北京 电力工业出版社 1982.

黄劲枝 《》机械设计基础》 高等教育出版社 2002.8

孙晓霞 《国外阀门科研特点》通用机械， 2005.10

《阀门历史变革与定义》 海川社区 2010.8

顾兆林 《机械设计手册》 机械工业出版社

高福国 《气动球阀管路设计及在订单中的应用》通用机械 2009

合肥通用机械研究所主编 《机械工程手册*阀门》 北京 机械工业出版社 1982.

杨汝禄 《新型超高压卸荷阀》，阀门 1994

杜兆年 编著 《阀门设计与计算[M]》 兰州 兰州理工大学自编教材

郎咸东 《阀门企业境外国际合作研究》武汉理工大学 2000

韩斐、宋笔锋、喻天翔、崔卫民著《阀门可靠性技术研究现状和展望》 2008.9

[苏] 古列维奇等著 《阀门设计与计算》合肥通用机械研究所译 合肥 合肥通用机械研究所 1974.

#160;[英] G.H.Peurson著 《阀门设计》 项美根等译 合肥 安徽科学技术出版社 1983.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

该课题为阀门产品设计型题目，主要训练同学查阅相关文献资料使用相关手册和标准以及机械产品设计的能力；了解阀门的类型、阀门结构原理、国内外阀门的发展状况等；学会对阀门结构参数的确定、机理的分析、阀门的零部件受力分析等；阀门相关流体力学、流体密封的分析设计和计算；掌握阀门的材料选择、阀门设计计算、阀门主要零件的强度计算、图纸绘制、设计计算书撰写等；最终能够掌握常见阀门产品的设计和检验的方法和能力。设计产品的具体参数和要求：

一、 基本参数

工称直径dn（mm） 300