郎晨旭 何世权 刘帅帅 喻临风

（南京工业大学机械与动力工程学院）

近些年，随着LNG清洁能源的广泛使用和产业的不断发展，LNG低温阀门需求量日益增加［1，2］。球阀具备启闭迅速、流体阻力小及密封特性好等一系列优点，在低温管路系统中的应用也日趋广泛［3］。LNG低温球阀工况温度为-162 ℃，在低温环境下，球阀除了承受介质压力和弹簧预紧力的载荷作用，还存在因球阀内低温导致的各部位不均匀冷收缩造成的影响。该球阀主要通过阀座与球体接触产生塑性变形达到密封的目的，阀座可在阀体嵌入槽中轴向移动［4，5］。阀座密封面处密封失效是该阀门在工况条件下最常见的失效形式，密封比压则是衡量阀座密封效果的重要指标。

目前，针对LNG球阀阀座密封面处的研究较少，因而开展该项研究极其迫切。笔者以DN 150、PN 6.4型LNG低温球阀为研究对象［6］，基于ANSYS Workbench中的热力学和静力学模块，对阀门在不同开度下的阀座密封面密封特性进行研究。结合密封面宽度、压力角两个关键影响因素，分析其密封面处密封比压的变化特点，进而对阀座的结构提出恰当的优化方法。

1 阀门结构及工况参数

笔者所研究的LNG低温球阀采用三分体式阀体、全通径固定球体和双阀座结构形式，主要由阀体、阀盖、阀座、阀杆、球体及底轴等主要部件组成。采用Solidworks软件建立球阀的三维模型，由于文中只研究阀座与球体接触部位的密封面，故而对模型进行简化，只分析阀门一半模型，保留两端阀座、球体、阀体和阀盖结构，简化后模型三维图如图1所示。……