3.1 概述

3.1.1 国内外研究现状

随着时代的发展，进入21世纪以后，生产和制造技术有了显著的优化提高，同时，技术人员大都通过计算机技术对产品进行研发和控制优化，在很大程度上提高了设计速度和更新周期。目前，全球的控制阀门市场如同大部分工业品一样被三个经济体瓜分，分别是以美国为代表的北美经济体，以德国、英国、法国为代表的欧盟地区和以日本为代表的亚太地区。德国在二战之后迅速恢复经济，其产品通过优良的质量迅速占领市场。德国企业一般都属于专业性很强的公司，在某一类产品的研究、设计和制造方面都有自己的特色。日本作为世界第二经济体，其中阀门类产品由于价格适中，质量较好，迅速占领了中国中低端市场。目前我国关于球阀的生产企业大多规模小、科研能力弱，大多通过参考外国产品进行设计生产，其主要原因是技术投入资金不足，科研人员数量不足，所以在国内很多的大型工程招标中大多被外国阀门企业所垄断。

随着国际石油价格不断攀高、石油和煤炭对环境负面影响日益严重，天然气以其高效、环保等特性，逐渐成为第一能源。为方便储存和运输，将天然气进行液化，压缩成液化天然气（LNG），在能源动力、环保汽车燃料、燃气错峰等方面应用广泛。目前LNG产业装置朝高参数化、大型化不断发展，作为其关键配套设备之一的大口径LNG超低温阀门，在设计时缺乏理论研究和标准依据，且在实践中使用经验较少，易出现过冷冲击及阀座泄漏等问题。在超低温环境下，LNG阀门的温度分布、低温热应力及密封性能是保证阀门安全运行的关键因素。

3.1.2 主要内容、方法

LNG球阀是最为新型阀门品种之一，关于它的设计方案少之又少，本文的主要研究内容包括对其结构的设计。LNG球阀的设计要求保证合适的强度和刚度，从而保证LNG球阀的生命和稳定性。本设计主要以DN为300mm，p为4.6MPa的LNG球阀，进行结构设计，强度校核，以及关键零部位的分析，同时进行三维建模。设计的研究内容和方法主要包括：

（1）设计LNG球阀结构并进行强度校核

通过设计手册对球阀的结构进行设计，主要包括阀体、阀杆、阀芯以及省力机构的选用与设计，并对其受力分析，然后在确定材料后进行强度校核。

（2）建立LNG球阀的三维模型

通过Solidworks三维软件对球阀零件进行实体建模，并进行装配。