一、前言

1.课题研究的意义；国内外研究现状和发展趋势

阀门是石油、化工、电站、长输管线、宇航以及海洋采油等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备。上述工业的发展和需要，推动了阀门工业的发展。近年来，在满足各方面高参数新要求的同时，对阀门的结构、材料和生产工艺等方面，对如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予以密切关注。因此，对阀门要求进一步严格控制内在质量^[1][2]。

自80年代我国改革开放至今，我国的化工行业得到了长足的发展，发生了xxxx的变化，化工设计行业也随之发生了很大的变化。由于国外先进技术的不断引进及国内化工技术开发力度的不断加大，化工产品种类不断增多，品种越来越齐全.随着国家经济水平的提高，化工设计行业对阀门制造业的要求也越来越高，尤其是对阀门的性能的可靠性、耐用性等要求越来越高^[2][3]。

球阀以其众所周知的特点，广泛应用于各种管路.系统的快速切断、改变介质流向和自动控制，可采用手动、电动或气动等驱动方式.国产球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通径范围内体积小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，驱动力矩也小，操作简便，易于实现快速启闭，已经成近十几年来发展最快的阀门品种之一^[4][5]。同时伴随着西气东输工程的全面开工，大尺寸、高密封性的球阀需求愈来愈大。据有关资料显示，在我国目前的阀门市场上，除了低压阀门已经达到国际市场能接受的水平外，高压阀门仍然要依靠进口。随着西气东输工程的逐步实施，工程对管道及阀门的需求将急剧增加。西气东输管道横贯我国东西，从新疆到上海历经九个省区市。天然气长输管线间隔一段距离需设置截断阀，主要目的是便于控制和当管道发生破坏时，及时关闭阀门，尽可能减少损失，防止事故^[5][6][7]。大众多本土阀门企业与“西气东输”擦肩而过，除却大环境因素外，一些其他因素，诸如设备和技术落后，专业化程度低，市场规模小等因素也是制约阀门行业发展的瓶颈。由于在xx技术上与国外的大厂商仍有较大的差距，因此在今后一段时期内，产品技术将成为制约我国阀门产品发展的一个瓶颈。因此，提高阀门产品的水平和档次，是我国阀门行业今后发展要突破的首要问题。整个阀门行业的不景气，导致了我国阀门产品的落后，这是制约我国阀门产品发展的重要因素^[8][9]。

但是由于运输、安装、操作、保养和管理不善，造成阀门外部损伤和内漏的情况也时有发生，这不仅会对企业造成巨大的经济损失，同时还可能严重影响管道的安全运行。另外球阀不仅运用与长距离的输送装置之中，同时在城市中的分流节流的装置中也有广泛应用，对于在这样高密度人群之中的使用装置，对于其安全性将有一个更高的要求。而球阀的气压试验装置对于球阀的性能测试有着重要的意义，因为对于球阀质量的保证主要有三个方面。一是阀体水压性试验；二是阀体气压性试验；三是装配时球体密闭性试验^[10][11][12]。气压试验压力应以能考核承压部件的强度，暴露其缺陷，但又不损害承压部件为佳。通常规定，承压部件在气压试验压力下的薄膜应力不得超过材料在试验温度下屈服极限的90％。而该装置将重点在于对于球阀的气密性进行检测，同时对于整个检测过程可以实现自动化或半自动化^[13][14][15]。同时该设备也属于压力容器，它的设计、制造、检验以及使用将严格参照相关国家与行业标准。同时对于产品的研发也借助于相关xxxx和相关绘图软件^{[17][18][19][20]}。

该课题将最终设计出相应的装置并要求实现产品能完成提升、水平移动、锁扣、密封、充压、吹干的功能。而且目前国内在方面的研究还在起步阶段，尚未大量研究成果，之前的气压装置大部分都是水池型，对于大部件的试验比较适合，而对于一定尺寸以下的小型部件来说，成本过高，效率低下，而且不能实现规模化，产业化，从经济角度考虑也有很多不适合。而此课题的研究将对于阀门的设计、检测与应用都有着广泛的意义。因为该装置将打破传统，拓展思路，在产品系列化方面作了一定创新，设计了“宝塔式”的法兰盘来满足不同尺寸的球阀试验的要求。这样就对于一些小型的部件可以实现批量试验，同时由于工业控制的系统化、智能化不断提高，对装置的自动化程度也愈来愈高，所以此装置将采用半自动方式实现其工作目的。另外由于该装置将主要运用在天然气球阀的气压试验，从天然气的相关装置的特殊性考虑以及生产厂商的特殊要求，该装置将尽量避免使用电源主要采用气动或液动驱动装置，对于整套装置的安全性将获得更大的提高。