液壓驅動裝置在閥門上的應用

2014-08-08 李明沈陽三三牌閥門制造有限責任公司

　　介紹了閥門常用液壓驅動裝置的類型、性能; 工作原理和使用范圍。分析了液壓驅動裝置的結構特點、適用工況及其選用方法。

1、概述

　　液壓控制技術是現代機械傳動及控制領域中一項重要的基礎技術。液壓傳動具有輸出力大，方便調整和控制使用壓力，防止過載，安全性大，可實現無級變速等優點。由于液壓執行機構元件密封性好，其可在高粉塵、高污染、易燃易爆或水下( 采用特殊防護) 等環境中安全可靠工作。隨著科技的進步，真空技術網(http://smsksx.com/)認為國內外液動閥門需求量逐年增加。

2、結構原理

　　液動閥門一般由液動閥門本體，液壓控制系統、電氣控制系統三部分組成，機電液一體化控制技術的水平，將決定液動閥門產品的技術水平。閥門常用的液壓驅動裝置有液壓缸直接推拉驅動式、齒輪齒條擺動油缸驅動式、螺線式擺動油缸驅動式和多回轉液壓馬達驅動式。

2.1、液壓缸直接推拉驅動式

　　液壓缸直接推拉驅動式裝置常用于操縱閘閥和截止閥的開啟、停止和關閉或控制節流閥的開口位置及通過流量。液壓缸直接推拉驅動式是將油缸置于閥門上方( 圖1) ，通過連接支架將閥門與油缸固定，由套、銷子將閥桿及油缸活塞桿連接。當油缸活塞運動時帶動閥桿運動完成閥門的開啟、關閉、停止及閥門開度的調節。液壓油缸可根據管路系統對閥門的要求，采用雙作用油缸( 包括單活塞桿和雙活塞桿油缸) 用油壓完成對閥門的啟閉和開度調節。

液壓缸直接驅動裝置

1. 閥門2. 支架3. 套4. 銷5. 油缸

圖1 液壓缸直接驅動裝置

　　采用單作用油缸時油缸一腔用油壓推動油缸活塞，油缸另一腔通大氣，腔內設置彈簧或蝶簧，當油壓進入油缸一腔時油缸帶動閥桿運動，活塞運動同時壓縮另一腔中的彈簧，完成此次閥門開啟( 或關閉) 。當油壓撤除時( 油壓為0) ，另一腔的壓縮彈簧釋放壓力，推動活塞回復到起始位置完成閥門的啟閉。彈簧油缸中彈簧設置在油缸活塞上腔或下腔是根據閥門的使用工況設定，即閥門原始通狀態常開或常閉決定。液壓缸直接推拉驅動式常用油缸的符號見圖2。

常用油缸職能符號

(a) 單活塞桿油缸( 油壓啟閉閥門) (b) 雙活塞桿油缸( 油壓啟閉閥門)

(d) 雙活塞桿油缸( 油壓開啟閥門，彈簧復位關閉閥門)

圖2 常用油缸職能符號

3、性能分析

　　(1) 液壓缸直接推拉驅動式裝置結構簡單，形式變化多樣，作用在閥桿上的力和運動速度可調，控制靈活，安裝維護方便，工作環境適應性強( 防塵、防潮、防爆) ，可遠距離操控，適合管路在線流量精確控制等。但是油缸直立在閥門頂部高度尺寸較大，液壓缸活塞桿連接閥桿，由于油缸活塞的浮動性造成閥門中的閥板不能長時間精確定位，由于油缸結構限制，在應急狀態下液動閥門本體不易實現人力驅動閥門啟閉。

　　(2) 液壓馬達驅動式裝置符合閥門傳統操作方式具有輸出力矩大且可調，運動速度可控，可實現對閥門操作特性的跟蹤和修正。在安全可靠啟閉前提下，可實現對閥板運動過程中的柔性控制，避免運動件對閥門造成的撞擊及水錘現象對其造成的傷害。安裝維護方便，工作環境適應性強( 可在高危環境中工作) 可實現中遠距離操控，結構緊湊合理，采用閥門螺桿和螺母結構，可實現閥板可靠自鎖，該驅動結構具有應急手動絞盤操作功能。但是，液壓馬達驅動方式比液壓缸直接驅動式復雜、成本高，故價格較高。

　　(3) 齒輪齒條擺動油缸驅動式裝置結構簡單，形式變化多樣，運動安全可靠，不受負載類型的限制作用，在閥桿上的力矩和角速度可調，控制靈活，安裝維護方便，可遠距離操控。但是，油缸帶動齒條，齒條驅動閥桿上的齒輪旋轉，這種機構決定了該驅動裝置橫向尺寸較大，造成裝置體積較大，質量也較大，由于結構限制不易實現應急狀態下人力驅動閥門啟閉。

　　(4) 螺線擺動油缸裝置將活塞與螺線傳動在油缸中結合，結構新穎，體積小，質量輕，密封性好。目前產品最大輸出力矩德國為125kN·m，意大利為21kN·m，輸出力矩和角度可調，控制靈活安裝維修方便，工作環境適應性強( 防水、防粉塵、防爆) 具有應急人力驅動閥門手輪，可遠距離操控。目前螺線擺動油缸裝置只有進口產品，故價格較高。

　　(5) 多回轉液壓馬達驅動式裝置采用專用低速大轉矩液壓馬達驅動閥門，輸出轉矩大，且可跟隨閥門啟閉過程中操作力矩變化自動調節輸出力矩，同時可設定最高安全輸出力矩，確保閥門安全可靠運行。電液控制技術與閥門的結合實現了閥門智能化，實現了對閥門啟閉全過程的柔性控制，消除了閥板在運行過程中對閥體撞擊或振動所造成損壞，提高了閥門運行過程中的安全性。由于閥門啟閉運行速度可控制、操作力矩可控制則閥門開度也可控制，借助流量傳感器還可控制通過閥門的流量。液壓馬達中的閥桿螺母旋轉帶動閥門螺桿升降、液壓馬達停止運轉、螺紋自鎖角可將閥板可靠的自鎖，解決了液壓油缸直接推拉驅動式存在的油缸活塞靜止時重力和外力作用使活塞沉降造成閥門開度的變化。多回轉液壓馬達在其頂部設有絞盤可直接驅動閥桿螺母旋轉，實現了應急手動操作。