2.5 蝶板的初步設計

2.5.1 蝶板厚度的常規設計

蝶板中心處厚度按式（2-20）計算：

　　（2-20）

式中 D —蝶板流通直徑，mm；

H —考慮到水擊升壓的介質最大靜壓水頭，m。

蝶板流通直徑按式（2-21）計算：

　　（2-21）

考慮到水擊升壓的介質最大靜壓水頭（m）按式（2-22）計算：

　　（2-22）

式中 —設計壓力，MPa；

—由于蝶板的快速關閉，在管路中產生的水擊升壓值，MPa。

由于蝶板的快速關閉，在管路中產生的水擊升壓值（MPa）按式（2-23）計算：

　　（2-23）

式中 —體積流量，m3/h；

—閥座流通截面積，mm2；

—蝶板從全開至全關的時間，s。

2.5.2 LNG蝶閥蝶板的選材

由于蝶板直接與液化天然氣接觸，承受著內壓力和低溫，所以在選擇材料時應考慮材料在低溫深冷條件下的強度和韌性，同時還要考慮材料與液化天然氣的相容性。奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9Ti有較好的低溫性能，且與天然氣能很好相容，因此閥體的材料選用奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9Ti。

2.5.3 蝶板的結構

LNG超低溫蝶閥蝶板結構簡圖如圖2-5所示。

2.5.4 蝶閥蝶板厚度設計條件

工作介質：液化天然氣；

設計壓力：4.6MPa；

設計流量：3200m3/d；

設計溫度：-162℃；

流通管子截面積：5027mm2；

關閉時間：20s；

蝶板厚度：29.5mm。

2.5.5 密封蝶閥閥座密封設計計算

閥體的流量為3200m3/d，即qv=134m3/h，流通管子截面積取A=5027mm2，關閉時間取t=20s，代入式（2-23）中，由于蝶板的快速關閉，則管路中產生的水擊升壓值為：

設計壓力，管路中產生的水擊升壓值，代入式（2-22），考慮到水擊升壓的介質最大靜壓水頭為：

將蝶閥流道直徑D=40mm，考慮到水擊升壓的介質最大靜壓水頭H=513m代入式（2-20），則蝶板計算中心處厚度為：

蝶板計算中心處厚度b=16m，蝶板中心處厚度B=29.5m。因為b ＜B，故合格。

2.5.6 蝶板強度校核（A—A斷面）

A—A斷面彎曲應力按式（2-24）計算：

　　（2-24）

式中 —A—A斷面彎矩，kN·mm；

—A—A斷面抗彎斷面系數，mm3。

A—A斷面彎矩按式（2-25）計算：

　　（2-25）

式中 —介質壓力，MPa；

—蝶板外徑，mm。

A—A斷面抗彎斷面系數按式（2-26）計算：

　　（2-26）

式中 —A—A斷面慣性矩，mm4；

—蝶板中心處最大厚度，mm。

A—A斷面慣性矩按式（2-27）計算：

　　（2-27）

式中 L —蝶板與閥桿配合孔長度，mm；

d —蝶板與閥桿配合孔直徑，mm；

b —蝶板中心處最大厚度，mm。

2.5.7 蝶板強度校核設計條件

工作介質：液化天然氣；

設計壓力：4.6MPa；

設計溫度：-162℃；

蝶板外徑：212mm；

蝶板中心處最大厚度：50mm；

蝶板與閥桿配合孔長度：125mm；

蝶板與閥桿配合孔直徑：30mm。

2.5.8 蝶板強度校核計算

設計壓力，蝶板外徑代入式（2-25），則A—A斷面彎矩為：

蝶板中心處最大厚度b=50mm，蝶板與閥桿配合孔長度L=125mm，蝶板與閥桿配合孔直徑d=30mm代入式（2-27），則A—A斷面慣性矩為：

將A—A斷面慣性矩，蝶板中心處最大厚度b=50mm代入式（2-26），則A—A斷面抗彎斷面系數為：

將A—A斷面彎矩，A—A斷面抗彎斷面系數代入式（2-24），則A—A斷面彎曲應力為：

蝶板A—A斷面許用彎曲應力，蝶板A—A斷面彎曲應力。因為，故合格。