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(tǒng)疏放水的關(guān)閉與排放閥門密封要求高, 須快開快閉, 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(電廠俗稱疏水閥, 疏水門) 成為這類系統(tǒng)的首選產(chǎn)品。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, 因而適用于火電廠疏放水工況。

2、閥門及氣動(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, 這種方式稱反作用氣缸。氣動(dòng)截止閥因?yàn)橐话阈枰�失氣保護(hù)功能, 通常選用單作用氣缸(圖1) 。

(a) 正作用式　(b) 反作用式

圖1　單作用氣缸

　　從分析可知, 當(dāng)閥門保護(hù)方式為失氣打開時(shí),必須選擇單作用的正作用氣缸。當(dāng)閥門的保護(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 ———閥門達(dá)到必須密封比壓時(shí)的密封面作用力, N
　　　　Qg ———氣缸關(guān)閉時(shí)輸出力, N
　　　　Qk ———氣缸打開時(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———閥門設(shè)計(jì)壓力, MPa
　　　　fm ———密封面摩擦系數(shù)