火力發電廠氣動截止閥

                          上海申弘閥門有限公司

 1、概述
    用于火電廠高加疏水、再熱器疏水和過熱器疏水等系統疏放水的關閉與排放閥門密封要求高,須快開快閉,并具有故障保護功能、自動控制功能和較高的可靠性。因此氣動控制截止閥(電廠俗稱疏水閥,疏水門)成為這類系統的產品。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調節閥,氣動調節閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。氣動控制截止閥密封比壓持久穩定,調試簡單,維護要求低,故障低,可靠性高,失氣失電自動保護,快速啟閉,價格相對低廉,節能環保,因而適用于火電廠疏放水工況。
    2、閥門及氣動執行機構的選型
    氣動控制截止閥一般為全開全閉式。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,啟閉靜態力矩小等特點,因而兩類產品都得到應用。但從可靠性考慮,主流產品仍然是氣動截止閥。
    氣動控制裝置的氣缸為定型產品,依作用方式可分單作用和雙作用兩種。單作用產品帶復位圓柱彈簧,具有失氣自動復位功能,即失氣時氣缸活塞(或膜片)在彈簧作用下,驅動氣缸推桿回復到氣缸初始位置(行程的原始位置)。雙作用氣缸無復位彈簧,推桿進退須依靠變換氣缸氣源的進出口位置。氣源從活塞上腔進時,推桿向下運動。氣源從活塞下腔進時,推桿向上運動。由于不帶復位彈簧,雙作用氣缸對比同徑單作用氣缸具有更大的推力,但不具備自動復位功能。顯然不同的進氣位置使推桿有不同的方向運動。當進氣位置在推桿的背腔時,進氣使推桿前進,這種方式稱為正作用氣缸。反之進氣位置在推桿同側時,進氣使推桿后退,這種方式稱反作用氣缸。氣動截止閥因為一般需要失氣保護功能,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,當閥門保護方式為失氣打開時,必須選擇單作用的正作用氣缸。當閥門的保護方式為失氣關閉時,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關閉時必須維持持久的穩定氣源壓力,對氣源的穩定性和持久性要求較高常閉閥盡可能地避免選擇這種設計,此結構適用于常開閥。單作用的反作用氣缸適用于常閉閥,但對于彈簧的要求較高,應具有穩定持久的彈力。
    3、氣缸推力計算
    除了作用方式的選擇,計算所選氣缸推力是計的重要工作,以常見的常閉式氣動截止閥(圖2)為例分析。因壓力較高,為盡可能選擇較小的氣缸,采用了上進流(倒流)的閥門設計方式。為提高密封比壓,采用了錐形密封面。

 圖2氣動截止閥
 3.1、氣缸關閉力的計算
    關閉狀態受力分析如圖3a,圖中各力為

 
    式中Qt———填料摩擦力,N
    Qj———介質靜壓力,N
    Qf———閥桿截面的介質推力,N
    Qm———閥門達到必須密封比壓時的密封面作用力,N
    Qg———氣缸關閉時輸出力,N
    Qk———氣缸打開時輸出力,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
    bt———填料寬度,mm
    P———閥門設計壓力,MPa
    fm———密封面摩擦系數  
    要實現閥門的有效密封,必須
    Qg-Qf-Qt+Qj≥Qm
    即
    Qg≥Qf+Qt+Qm-Qj
    關閉力也不是越大越好,還須校核密封面實際比壓q,并使其小于許用比壓[q]

 
    式中Qm′———作用于密封面的實際密封力,由氣缸實際推力減去相關阻力得出,MPa,
    通過以上計算可確定關閉狀態的彈簧預緊力,為彈簧選型確定依據。
3.2、開啟狀態氣缸力的計算
    開啟瞬間閥門受力分析如圖3b。
    Qk≥Qt+Qj+Qg-Qf
    當閥門被打開后,Qj會消失為零,但Qg會逐漸增加,兩者部分抵消,到開啟行程末端(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,再根據實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,zui終確定氣缸規格。

                                                            圖3閥門關閉和開啟狀態閥桿受力
    (a)關閉時(b)開啟時
    4、出廠試驗
    工廠型式試驗是確認產品性能的重要依據,通過試驗可確認閥門的設計加工質量,承壓能力,啟動裝置的動作性能,一般應進行密封試驗、殼體試驗和動作試驗。
    (1)密封試驗
    撤除氣源,讓彈簧復位至閥門關閉后,從設計流向向閥芯密封面逐步加壓,進行承壓密封試驗,全程分3～4個壓力階段,分別觀察閥門各階段保壓性能,到zui高設計壓力的1.1倍壓力為止均應無泄漏。以此驗證閥門在壓力波動時也能穩定密封。
    (2)殼體試驗
    依公稱壓力的115倍進行水壓殼體試驗,觀察填料部位、中法蘭墊片各處以及殼體全表面應無滲漏。
    (3)動作試驗
    閥門關閉后,將閥門打壓到設計壓力,給氣缸通氣(壓力控制0.4～0.45MPa)確認能否開啟閥門,能否達到設計行程,到達設計行程后撤除氣源,閥門應能自行復位。此試驗至少反復3次以上。
    5、附件
    除閥門和氣缸外,氣動截止閥應配備電磁閥、行程開關、調壓閥(含過濾器、油霧器,即三聯件)和手動裝置等。對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構形式。行程開關可選擇搖臂式,調整方便。三聯件用于氣源處理及壓力調節,如氣源統一處理,可不必單配。手動裝置用于輔助強制密封,分為上裝式和側裝式,配置應考慮安裝空間及合同規定。連接管及管件應選擇金屬材料,因介質溫度比較高。支架盡可能高一些,使氣缸內部橡膠件遠離熱源,延長內部橡膠密封件的使用壽命。
    6、結語
    氣動截止閥可廣泛應用于火力發電廠疏放水系統,控制介質的通斷,具有普通手動或電動截止閥*的優點,但由于氣動裝置結構較大,應考慮有足夠的閥門安裝空間,因而高壓大口徑閥門的應用受到限制。與本文相關的論文有：礦山電動插板閥