随着煤化工行业的迅速发展,大量的煤化工锁渣球阀被应用到煤化工领域,并且逐渐成为不可或缺的重要阀门装备之一。由于球阀开启到关闭各个工况下所受介质压力不同从而对其影响也不相同。因此,高性能锁渣球阀是满足复杂工况下生产的必然要求。从密封角度而言,密封面处要具有合适的比压、微小的变形以及较小的摩擦磨损等特点。对整个锁渣阀密封模型而言,也应满足其高强度、小变形的原则方能确保其长久的使用寿命。本文将以此为主线,借助CAE软件将传统设计与有限元结合进行研究。首先,本文在掌握煤化工锁渣球阀工况要求、基本参数以及传统的设计方法的基础上对其进行简单的传统设计计算以及建立其模型,为后续的仿真奠定基础。随后,以球阀密封理论为判断标准,进行密封面的接触研究,重点分析了有无介质压力的密封比压情况以及有无涂层密封处的摩擦力研究。通过仿真,得到锁渣球阀靠介质压力推动阀前密封阀座实现密封、WC涂层材料的使用有利于减小密封面处的摩擦力的结果。其次,对锁渣球阀在不同工况下密封模型球体阀座总体变形及零部件的应力、变形进行了分析并做了对比,获取不同状态下的应力及变形发生位置。同时评估阀体在设计压力以及试验压力下的强度是否满足其使用要求。然后对锁渣球阀在240℃高温条件下工作时进行了热结构耦合研究。最终得出锁渣球阀在特殊工况下应力变形均在合理范围内,能够满足高性能球阀要求的结论。最后基于密封模型进行了实验设计分析研究,找出了阀座尺寸变化、介质压力、弹簧预紧力变化对其密封模型输出参数的影响,得到阀座轴向尺寸的变化、径向厚度尺寸变化对其输出参数的变化规律,为阀门阀座优化设计提供理论指导。