高压旁路阀门是火力发电机组中一种重要的工质调节阀门,是不能被通用阀门所取代的特殊阀门。目前,随着国家产业政策的调整,高效能、低污染的大型火电机组得到广泛采用,600MW超临界电站机组逐渐成为主力机组,同时对于电站机组的安全性提出了更高的要求,配套的高压旁路阀门的作用日益得到重视。本文通过600MW超临界机组高压旁路阀门的研制,提高我国在高参数阀门领域的的科研技术水平,打破不能自己生产这种阀门、长期依赖进口的局面,同时对其它高参数阀门的研制工作具有一定的参考价值。本文着重探讨了高压旁路阀门的优化设计。在设计初期采用FCA功能成本分析理论进行各部件成本影响分析,找出成本控制及性能优化的重点部件,从降低成本的角度制定了初始设计方案。在参考大量国内外相关文献资料和借鉴国内外同类产品的基础上进行研发,建立了阀门三维参数化设计模型,设计时紧紧围绕阀门需要实现的功能进行整体结构和各个功能部件的设计,充分考虑了阀门的安全性、结构简捷性和经济性等要求。阀体是整个高压旁路阀门的核心部件,其强度是否合格直接影响到整个阀门的安全性能。阀门在工况下受到热应力与压力应力的综合作用,采用ANSYS热-结构耦合分析模块进行,确定了阀体的应力集中区域,分析表明阀体的应力集中现象明显,最大应力超出了材料在工况下的强度要求,所以必须改进阀体结构,以降低阀体应力并使应力分布趋向均匀。以有限元分析结果为基础对阀体进行结构优化。在ANSYS-Workbench中完成了设计参数的敏感性分析,根据敏感程度选取了7个参数作为设计变量,将最大等效应力作为目标变量进行优化分析。采用一阶优化方法对初始方案进行改进设计,对选取的7个敏感性较大的尺寸进行参数设计组合,可以显著减少试验数目,节约计算成本。通过优化设计最后得到了改进结构。优化后的结构大大降低了三个危险区域的应力值,使阀体结构能够满足安全工作的要求。达到了提高阀门强度性能,节省制造材料,降低加工成本的目的。在确定阀门最终的设计结构后,进行了物理样机的制造,采用水压试验的方法检验阀体强度,验证设计结构的合理性。