为缓解能源危机和环境污染问题,我国正在大力发展新能源领域,天然气输送管道建设就是其中重要项目之一。过滤器是天然气输送管道上的必要装置,而快开盲板结构则是过滤器装置上的重要组成部分。随着“西气东输”三线、四线工程的相继动工,国内对于能够满足大直径、高压力设计要求的天然气过滤器快开盲板结构的需求量将越来越大。然而,目前此类产品还主要依赖国外进口,价格昂贵且供货周期长。因此,国内开始着力于天然气过滤器快开盲板结构的国产化研制。本论文就是针对国内某大型高压快开盲板国产化研制项目要求,在前期开发研制的基础上,对涉及的新型锁环式快开盲板结构进行了深入的分析与结构改进研究。具体研究内容如下：首先,对新近开发的浮动式鞍形橡胶密封圈结构提出一种改进的新型防挤出外嵌金属环鞍形密封圈结构,在保证鞍形橡胶密封圈浮动特性的前提下能更有效防止橡胶圈材料在密封面间隙部位的挤出变形及失效问题。利用有限元软件ABAQUS对该新型密封圈结构进行了仿真分析,具体研究了其密封性能、浮动功能和防止橡胶挤出特性,得到了合理的结构设计参数。其次,根据国内相关标准对压力容器快开结构安全联锁装置的要求,提出了一种新型锁环式快开盲板一体式安全联锁装置设计,具有结构紧凑、联锁功能设计合理可靠的优点。论文完成了新型安全联锁装置的结构设计,并利用ANSYS软件进行了有限元分析。该设计已获得国家专利。另外,由于大直径快开盲板内部是易燃易爆天然气介质及承受高压作用等苛刻使用条件,所以有必要进一步从结构可靠性方面进行全面安全分析,论文在结构的防脆断设计方面,利用ABAQUS软件对该结构危险部位假想存在的环向裂纹应力强度因子及影响因素进行求解和分析,旨在为结构尺寸进一步改进提供一定参考。同时,论文以我国“西气东输”工程拟开发的设计参数为内径62英寸、设计压力12.6 MPa大型高压天然气过滤器快开盲板设计为例,完成了基于上述新型防挤出鞍形密封圈结构和新型一体化安全联锁装置的具体工程应用设计、结构分析和强度计算。并参照JB4732-1995的规定,利用有限元软件ANSYS Workbench完成了基于应力分类的结构强度评定和疲劳评定等。最后,为更好地实现系列化设计,论文基于Visual Basic. NET平台开发了适用于新型锁环式天然气过滤器快开盲板结构的参数化设计软件。软件实现了对ANSYS、Excel、AutoCAD的二次开发,具有常规设计、有限元分析、自动生成计算书和图纸等多项功能。本软件可大大提高设计效率,具有工程实际意义。