火力發(fā)電廠(chǎng)氣動(dòng)截止閥 上海申弘閥門(mén)有限公司
1、概述
用于火電廠(chǎng)高加疏水、再熱器疏水和過(guò)熱器疏水等系統(tǒng)疏放水的關(guān)閉與排放閥門(mén)密封要求高,須快開(kāi)快閉,并具有故障保護(hù)功能、自動(dòng)控制功能和較高的可靠性。因此氣動(dòng)控制截止閥(電廠(chǎng)俗稱(chēng)疏水閥,疏水門(mén))成為這類(lèi)系統(tǒng)的產(chǎn)品。上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥,電動(dòng)球閥,氣動(dòng)球閥,電動(dòng)閘閥,氣動(dòng)閘閥,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門(mén)、襯膠閥門(mén)、襯氟閥門(mén)。氣動(dòng)控制截止閥密封比壓持久穩(wěn)定,調(diào)試簡(jiǎn)單,維護(hù)要求低,故障低,可靠性高,失氣失電自動(dòng)保護(hù),快速啟閉,價(jià)格相對(duì)低廉,節(jié)能環(huán)保,因而適用于火電廠(chǎng)疏放水工況。
2、閥門(mén)及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型
氣動(dòng)控制截止閥一般為全開(kāi)全閉式。從流量特性考慮,截止閥和球閥具有啟閉行程短,速度快,密封可靠,啟閉靜態(tài)力矩小等特點(diǎn),因而兩類(lèi)產(chǎn)品都得到應(yīng)用。但從可靠性考慮,主流產(chǎn)品仍然是氣動(dòng)截止閥。
氣動(dòng)控制裝置的氣缸為定型產(chǎn)品,依作用方式可分單作用和雙作用兩種。單作用產(chǎn)品帶復(fù)位圓柱彈簧,具有失氣自動(dòng)復(fù)位功能,即失氣時(shí)氣缸活塞(或膜片)在彈簧作用下,驅(qū)動(dòng)氣缸推桿回復(fù)到氣缸初始位置(行程的原始位置)。雙作用氣缸無(wú)復(fù)位彈簧,推桿進(jìn)退須依靠變換氣缸氣源的進(jìn)出口位置。氣源從活塞上腔進(jìn)時(shí),推桿向下運(yùn)動(dòng)。氣源從活塞下腔進(jìn)時(shí),推桿向上運(yùn)動(dòng)。由于不帶復(fù)位彈簧,雙作用氣缸對(duì)比同徑單作用氣缸具有更大的推力,但不具備自動(dòng)復(fù)位功能。顯然不同的進(jìn)氣位置使推桿有不同的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)氣位置在推桿的背腔時(shí),進(jìn)氣使推桿前進(jìn),這種方式稱(chēng)為正作用氣缸。反之進(jìn)氣位置在推桿同側(cè)時(shí),進(jìn)氣使推桿后退,這種方式稱(chēng)反作用氣缸。氣動(dòng)截止閥因?yàn)橐话阈枰獗Ｗo(hù)功能,通常選用單作用氣缸(圖1)。 
圖1單作用氣缸 (a)正作用式(b)反作用式
從分析可知,當(dāng)閥門(mén)保護(hù)方式為失氣打開(kāi)時(shí),必須選擇單作用的正作用氣缸。當(dāng)閥門(mén)的保護(hù)方式為失氣關(guān)閉時(shí),必須選擇單作用的反作用氣缸。單作用的正作用氣缸在閥門(mén)關(guān)閉時(shí)必須維持持久的穩(wěn)定氣源壓力,對(duì)氣源的穩(wěn)定性和持久性要求較高常閉閥盡可能地避免選擇這種設(shè)計(jì),此結(jié)構(gòu)適用于常開(kāi)閥。單作用的反作用氣缸適用于常閉閥,但對(duì)于彈簧的要求較高,應(yīng)具有穩(wěn)定持久的彈力。
3、氣缸推力計(jì)算
除了作用方式的選擇,計(jì)算所選氣缸推力是計(jì)的重要工作,以常見(jiàn)的常閉式氣動(dòng)截止閥(圖2)為例分析。因壓力較高,為盡可能選擇較小的氣缸,采用了上進(jìn)流(倒流)的閥門(mén)設(shè)計(jì)方式。為提高密封比壓,采用了錐形密封面。 圖2氣動(dòng)截止閥
3.1、氣缸關(guān)閉力的計(jì)算
關(guān)閉狀態(tài)受力分析如圖3a,圖中各力為
式中Qt———填料摩擦力,N
Qj———介質(zhì)靜壓力,N
Qf———閥桿截面的介質(zhì)推力,N
Qm———閥門(mén)達(dá)到必須密封比壓時(shí)的密封面作用力,N
Qg———?dú)飧钻P(guān)閉時(shí)輸出力,N
Qk———?dú)飧状蜷_(kāi)時(shí)輸出力,N
qMF———密封面必須比壓,MPa
dm———密封面平均直徑,mm
df———閥桿直徑,mm
f———填料摩擦系數(shù)
bt———填料寬度,mm
P———閥門(mén)設(shè)計(jì)壓力,MPa
fm———密封面摩擦系數(shù)
要實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的有效密封,必須
Qg-Qf-Qt+Qj≥Qm
即
Qg≥Qf+Qt+Qm-Qj
關(guān)閉力也不是越大越好,還須校核密封面實(shí)際比壓q,并使其小于許用比壓[q] 
式中Qm′———作用于密封面的實(shí)際密封力,由氣缸實(shí)際推力減去相關(guān)阻力得出,MPa,
通過(guò)以上計(jì)算可確定關(guān)閉狀態(tài)的彈簧預(yù)緊力,為彈簧選型確定依據(jù)。
3.2、開(kāi)啟狀態(tài)氣缸力的計(jì)算
開(kāi)啟瞬間閥門(mén)受力分析如圖3b。
Qk≥Qt+Qj+Qg-Qf
當(dāng)閥門(mén)被打開(kāi)后,Qj會(huì)消失為零,但Qg會(huì)逐漸增加,兩者部分抵消,到開(kāi)啟行程末端(zui高位),氣缸推力Qk′為
Qk′≥Qt-Qf+Qs′
式中Qs′———此位置彈簧的壓縮力,N比較以上兩式確定其中較大者為氣缸推力,再根據(jù)實(shí)際輸入氣源額定壓力,可大致推算出所選擇氣缸的直徑,考慮一定的安全系數(shù),zui終確定氣缸規(guī)格。 圖3閥門(mén)關(guān)閉和開(kāi)啟狀態(tài)閥桿受力
(a)關(guān)閉時(shí)(b)開(kāi)啟時(shí)
4、出廠(chǎng)試驗(yàn)
工廠(chǎng)型式試驗(yàn)是確認(rèn)產(chǎn)品性能的重要依據(jù),通過(guò)試驗(yàn)可確認(rèn)閥門(mén)的設(shè)計(jì)加工質(zhì)量,承壓能力,啟動(dòng)裝置的動(dòng)作性能,一般應(yīng)進(jìn)行密封試驗(yàn)、殼體試驗(yàn)和動(dòng)作試驗(yàn)。
(1)密封試驗(yàn)
撤除氣源,讓彈簧復(fù)位至閥門(mén)關(guān)閉后,從設(shè)計(jì)流向向閥芯密封面逐步加壓,進(jìn)行承壓密封試驗(yàn),全程分3～4個(gè)壓力階段,分別觀察閥門(mén)各階段保壓性能,到zui高設(shè)計(jì)壓力的1.1倍壓力為止均應(yīng)無(wú)泄漏。以此驗(yàn)證閥門(mén)在壓力波動(dòng)時(shí)也能穩(wěn)定密封。
(2)殼體試驗(yàn)
依公稱(chēng)壓力的115倍進(jìn)行水壓殼體試驗(yàn),觀察填料部位、中法蘭墊片各處以及殼體全表面應(yīng)無(wú)滲漏。
(3)動(dòng)作試驗(yàn)
閥門(mén)關(guān)閉后,將閥門(mén)打壓到設(shè)計(jì)壓力,給氣缸通氣(壓力控制0.4～0.45MPa)確認(rèn)能否開(kāi)啟閥門(mén),能否達(dá)到設(shè)計(jì)行程,到達(dá)設(shè)計(jì)行程后撤除氣源,閥門(mén)應(yīng)能自行復(fù)位。此試驗(yàn)至少反復(fù)3次以上。
5、附件
除閥門(mén)和氣缸外,氣動(dòng)截止閥應(yīng)配備電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、調(diào)壓閥(含過(guò)濾器、油霧器,即三聯(lián)件)和手動(dòng)裝置等。對(duì)電磁閥一般單作用氣缸選擇二位三通,并按安裝位置確定電磁閥的結(jié)構(gòu)形式。行程開(kāi)關(guān)可選擇搖臂式,調(diào)整方便。三聯(lián)件用于氣源處理及壓力調(diào)節(jié),如氣源統(tǒng)一處理,可不必單配。手動(dòng)裝置用于輔助強(qiáng)制密封,分為上裝式和側(cè)裝式,配置應(yīng)考慮安裝空間及合同規(guī)定。連接管及管件應(yīng)選擇金屬材料,因介質(zhì)溫度比較高。支架盡可能高一些,使氣缸內(nèi)部橡膠件遠(yuǎn)離熱源,延長(zhǎng)內(nèi)部橡膠密封件的使用壽命。
6、結(jié)語(yǔ)
氣動(dòng)截止閥可廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠(chǎng)疏放水系統(tǒng),控制介質(zhì)的通斷,具有普通手動(dòng)或電動(dòng)截止閥*的優(yōu)點(diǎn),但由于氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較大,應(yīng)考慮有足夠的閥門(mén)安裝空間,因而高壓大口徑閥門(mén)的應(yīng)用受到限制。與本文相關(guān)的論文有：礦山電動(dòng)插板閥 |
