1、閘閥截止閥操作轉矩計算法（熱工所 /羅托克經驗公式）此計算方法，比“三化”使用的計算方法要簡便得多，計算結果接近實際轉矩，已由對 電廠實測結果證實。此計算方法主要由以下幾個部分組成：1、計算介質壓力對閥門閘板或閥芯施加的推力乘閥門系數，即：p1=fpk式中：f=閥門的通徑面積(cm2)；p =介質的工作壓力(kg/cm2)；k =閥門系數，視介質種類、 溫度及閥門行駛而定。閥門通徑面積表通徑(mm)面 積通徑(mm)面 積通徑(mm)面 積通徑(mm)面積(cm2)(cm2)(cm2)(cm2)680.2830.503658033.18350.265300350706.858962.11310

2、0011007853.9829503.318101520253240500.7851.7673. 1414. 9098.04212.56619.63510012515017520022525078.540122.718176.715240.528314.159397.608490.8744004505006007008009001256.637 12001596.431 13001963.495 14002827.433 15003848.451 16005026.548 18006361.725 200011309.31813273.22815393.80417671.45820106.19

3、225446.90031415.926閥門系數表 閥門類別平行板式閘閥 剛性楔式閘閥 50mm 以上截止閥 50mm 以下截止閥液體400以下0.250.351.151.5400以上0.30.41.151.5氣體540以下0.350.451.151.5540以上0.450.51.151.5喑桿閘閥和水閘閥在閘閥基礎上乘以 1.252、計算填料的摩擦推力和轉矩，以及閥桿的活塞效應所產生的推力總和 p2。壓緊填料壓蓋，會給明桿閘閥的閥桿增加摩擦力，給旋轉桿閥門的閥桿增加轉矩。管道 壓力作用于閥桿(通過填料壓蓋處)的截面積上，為開啟閥門的趨勢。當道壓力在 64kgf/cm2 以上時介質對明桿閘閥閥桿

4、的推力是很大的，即所謂活塞效應。故當介質壓力 64kgf/cm2 時，對于明桿閘閥應予考慮。而對截止閥，其閥桿面積已包括在閥芯面積中，所以活塞效應 可忽略。 對于暗桿閥,以上 3 項均應計算。填料的摩擦推力和轉矩以及閥桿的活塞效應表明桿升降式 填料的摩擦推力閥桿直徑推力25mm 以下500kgf2550mm680kgf50mm 以上1100kgf明桿升降式 閥桿的活塞效應旋轉桿式填料的摩擦轉矩管道壓力在 64kgf/cm2 以上時，介質對閥桿的推力=管道壓力閥桿通過填料處截面積 摩擦轉矩=摩擦推力閥桿通過填料處半徑3、計算閥門閥桿的總推力 (kgf)，即 p=p1+p2，再將此推力乘以下表中的

5、閥桿系數， 獲得閥門操作轉矩 kgf.m梯形螺紋的閥桿系數(kgf.m/kgf)表 (閥桿尺寸=直徑螺距,單位:mm)1 / 6閥桿尺寸103123143163164閥桿系數0.001110.001250.001400.001540.00167閥桿尺寸285306326346366閥桿系數0.002660.002940.003080.003230.00337閥桿尺寸488508528558608閥桿系數0.004490.004640.004780.005000.00536閥桿尺寸90129512100121101212012閥桿系數0.008040.008400.008760.009480.0

6、10721842042252452650.001810.001950.002230.002380.002523864064264484680.003510.003660.003800.004200.0043565870107510801085120.005980.006340.006700.007060.00768注:對于內螺紋閥桿系 數要乘以 1.5 ；對于水 閘閥閥桿系數要乘以 1.25 ；并確保估算推力 最小為閥門重量三倍。采用此方法計算，應知道以下參數，即：閥門前后的壓差(最小用 2.5kgf/cm2,如果管 道壓力高，則采用管道壓力)，閥門形式、介質的種類、閥桿直徑與螺距。現以下列示

7、例來 說明計算的方法與步驟。有一明桿楔式閘閥，公稱直徑為 100mm，管道壓力為 40kgf/cm2， 閥桿為 tr28*5mm，介質為 520蒸汽，求閥門的操作轉矩。1. 由表 1 查得閥門通道面積：78.540cm2；2. 取壓差，閥門工作惡劣情況是在管道壓力下開啟，故，壓差：40kgf/cm2；3. 由表 2 查得閥門系數：0.45；4. 凈推力為：p1=fpk=(1)(2)(3)=78.540400.45=1413.72 kgf；5. 由表 3 查得摩擦推力 p2：680kgf；6. 如管道壓力為 64 kgf/cm2 以上，應加入介質對閥桿的推力，即活塞效應，因此例管 道壓力為 40

8、 kgf/cm2，故不加。7. 總推力p=p1+p2=(4)+(5)=1413.72+680=2093.72kgf；8. 由表 4 查得閥桿系數：0.00266；9. 閥門操作轉矩=p*閥桿系數=(7)*(8)=2093.72*0.00266=5.57kgf.m；10. 換算成 n.m，因 1kgf.m=10n.m，所以 5.57kgf.m=55.7n.m，圓整后為 60n.m。附閘閥密封面上總作用力及計算比壓公式密封面上總作用力密封面處介質作用力密封面上密封力密封面處介質作用力0.785(密封面內徑密封面寬度)2公稱壓力 pn 值的 1/10 密封面上密封力3.14(密封面內徑密封面寬度)密

9、封面寬度密封面必須比壓密封面必須比壓(查表實用閥門設計手冊笫三版表 3-21)密封面計算比壓密封面上總作用力/3.14(密封面內徑密封面寬度)密封面寬度密封面許用比壓(查表實用閥門設計手冊笫三版表 3-22)2 / 6f qz ft mjqzqzftfftooomjtqzqz1浮動球閥總轉矩計算浮動球閥中，所有載荷由介質出口的閥座密封圈承受，總轉矩由下式計算 m = m + m + m式中：m ：球體在閥座中的摩擦力矩m =p(d +d )2gpgrgf (1+cos mw mn32cos jj)（nmm）式中：f :球體與閥座的摩擦系數 對聚四氟乙烯：f=0.05對增強聚四氟乙烯：f=0.0

10、80.15 對尼龍：f=0.10.15其它符號：同前m ：填料與閥桿的摩擦力矩 對聚四氟乙烯成型填料 ：mft=0.6pg f gz ghgd gpf（nmm）式中：f :閥桿與填料的摩擦系數。f =0.05h:單圈填料與閥桿的接觸高度 （mm）設計給定 z：填料圈數 設計給定d ：閥桿直徑 （mm） 設計給定p：計算壓力（mpa） 設計給定 ：密封面法向與流道中心線的夾角 對橡膠 o 型圖：m =12pdf2gz (0.33 +0.92 f gd gp )o o（nmm）式中：z：o 型圈個數， 設計給定f :橡膠對閥桿的摩擦系數。 f =0.30.4d ：o 型圈的橫截面直徑（mm） 設計

11、給定m :閥桿臺肩與止推墊間的摩擦力矩mmj=p64f ( d +d ) 2 gpt f式中:f :摩擦系數按材料同前面規定選取d :臺肩外徑或止推墊外徑. 選二者中小者 （mm） 設計給定固定球閥總轉矩計算在固定球閥中,球體受到的作用力完全傳遞到支撐軸承上,對進口密封的固定球閥,其總轉矩計算:m =mfqz+mft+mzc+mmj式中:m :球體在閥座中的摩擦力矩mqz=mqz1+mqz2式中: m :由閥座對球體的予緊力產生的摩擦力矩3 / 6mqz2ftzczzzqjqjzj8mjmjmwmnjhmqz1=p4( dmw2-dmn2)(1+cosj)q g f grm（nmm）式中: q

12、 :最小予緊比壓 (mpa)取:q =0.1pm但不應小于 2 mpa其它符號的選取見前面規定m : 由介質工作壓力產生的摩擦力矩mqz2=pgpg fgr ( djh2-0.5 d 2mn8cos-0.5 dmwj2)(1+cosj)（nmm）m : 填料與閥桿的摩擦力矩 （nmm） 見浮動球閥計算m : 軸承中的摩擦力矩mzc= f gd gq z qj zj（nmm）式中:f :軸承的摩擦系數對塑料制的滑動軸承 f 按 f 選取對滾動軸承 f =0.002d ：球體軸頸直徑（mm）設計給定,對滾動軸承, d =軸承中徑 q : 介質作用球體軸頸上的總作用力pgd 2 gp q = jhz

13、j(n)m: 閥桿臺肩膀與止推墊間的摩擦力矩(此項僅用上閥桿與球體分開時的 結構，對整體 m =0)mmj=p64g f ( d +d ) t f3gp（nmm）球閥密封的設計比壓計算 對浮動球閥：( d +d ) pq = mw mn4( d -d )mw mn式中：d ：閥座密封面外徑（mm）設計給定 d ：閥座密封面內徑（mm）設計給定 p ：介質工作壓力（mpa） 對進口密封的固定球閥q =p ( d 2 -0.6 d 2 -0.4 d 2 ) jh mn mw8 rh cos j式中： d ：進口密封座導向外徑 （mm） 設計給定 r： 球體半徑 （mm） 設計給定h： 密封面接觸的

14、寬度在水平方向的投影 （mm）h = l -l 2 1式中 l ，l ：球體中心至密封面的距離（mm） 2 14 / 6另一種轉矩計算方法固定球閥 (閥前閥座密封)的扭矩計算總扭矩 m：m=m +m +m +m （nmm）m t u c式中 m 球體與閥座密封圈間的摩擦扭矩（nmm）；mm 閥桿與填料間的摩擦扭矩（nmm）；tm 閥桿臺肩與止推墊的摩擦扭矩（nmm）；um 軸承的摩擦扭矩（nmm）；c（1） m 的計算mm =qr（1+cos） /2cos;m tq固定球閥的密封力（n）,q=(q -q )+2q q ；mj j 1- 2q 流體靜壓力在閥座密封面上引起的作用力（n）,q =p

15、(d 2-d 2)/4;mj mj 1 1d 浮動支座外徑(mm)；1d 浮動支座內徑，近似等于閥座密封圈內徑(mm)；1p 流體壓力 （mpa）；p 流體靜壓力在閥座密封面余隙中的作用力（n）,q =p (d 2-d 2)/4;j j j 2 1p 余隙中的平均壓力，當余隙中壓力呈線性分布時，可近似地取 p =p/2 （n）; j jd 閥座密封圈外徑(mm)；2q 預緊密封力（n）,q =q (d 2-d 2)/4；1 1 min 2 1q 預緊所必需的最小比壓，q =0.1p (mpa),并應保證 q 2mpa，彈性元件 min min min應根據 q 值的大小進行設計；1q 閥座滑動

16、的摩擦力 （n）；2q =d （0.33+0.92 d p）2 1 0 0d 閥座 o 型圈的橫截面直徑（mm）；0 橡膠對金屬的摩擦系數， =0.30.4；有潤滑時， =0.15；0 0 0r球體半徑 (mm)；密封面對中心斜角（）； 球體與密封圈之間的摩擦系數，f-4： =0.05；填充 f-4： =0.050.08； t t t尼龍： =0.15；填充尼龍： =0.320.37；t t（2） m 的計算tm =m + mt t1 t2m v 型填料及圓形片狀填料的摩擦轉矩t1m = 0.6 zhd t1 t t2p (n.mm)z 填料個數；h 單個填料高度；d 閥桿直徑（mm）；tm

17、o 型圈的摩擦轉矩t2m = 0.5d 2（0.33+0.92 d p） (n.mm) t2 t 0 0d 閥桿 o 型圈的橫截面直徑（mm）；0(3) m 的計算u5 / 6；m = （d + d ）3p/64 (n.mm) u t t td 止推墊外徑（mm）；t(4) m 的計算cm = d d c c t 12p/8 (n.mm) 軸承與閥桿之間的摩擦系數，復合軸承： =0.050.1；c t浮動球閥的扭矩計算總扭矩 m（nmm）為：m=m +m +mm t u式中 m 球體與閥座密封圈間的摩擦扭矩（nmm）；mm 閥桿與填料間的摩擦扭矩（nmm）；tm 閥桿臺肩與止推墊的摩擦扭矩（n

18、mm）；u（1） m 的計算mm =qr（1+cos） /2cos;m tq浮動球閥的密封力（n）；q= q +qmj 1q 流體靜壓力在閥座密封面上引起的作用力（n）mjq =(d +d )2p/16mj 1 2d 閥座密封面內徑(mm)；1d 閥座密封面外徑(mm)；2p 流體壓力(mpa)；p 預緊密封力 （n）；1q =2 ef /(d +d )(tg-2 ) （n）；1 1 mj 1 2 t密封面對中心斜角（）； 閥座預壓緊的壓縮量（mm）；1e閥座材料的彈性模量(mpa)，f-4：e=470800 mpa；尼龍：e =1500 mpa； f 閥座的橫截面積 （mm）；mj 球體與密封圈之間的摩擦系數，f-4： =0.05；填充 f-4： =0.050.08 t t t尼龍： =0.15；填充尼龍： =0.320.37；t tr球體半徑 (mm)；密封面對中心斜角（）；（2） m 的計算tm =m + mt t1 t2m v 型填料及圓形片狀填料的摩擦轉矩t1m = 0.6 zhd 2p/2 (n.mm)t1