電液動調節蝶閥的設計

2014-05-02 王建新 江蘇神通閥門股份有限公司

  介紹了電液動調節蝶閥方案設計的過程、主要內容及考慮的關鍵因素,論述了閥門本體、執行機構、控制系統等設計計算的關注點及建議。

1、前言

  電液動調節蝶閥廣泛應用于電力、冶金、石油、石化、天然氣等行業的工藝管網及關鍵裝備的控制系統,是控制工藝系統流量、壓力等工藝參數的重要裝置,具有高控制精度、高可靠性、高自動化水平等特點,并能滿足特殊功能和特殊工作環境要求。其功能、性能將直接影響著系統運行的質量和經濟性。

2、設計方案

  電液動調節蝶閥由蝶閥本體、電液執行器二大功能模塊組成。電液執行器是液壓、機械、電子和控制技術的有機結合,創造性地集成了電動執行機構的易于實現智能化、操作簡便及液動執行機構高精度、高可靠性、高壽命、負載能力強之優點,并最大限度地克服了電動、液動、氣動3 種常用執行機構技術上的各自缺點。采用一體化模塊結構,具有體積小、結構簡單,安裝、調試、維護方便,不需要龐大的獨立外供油源或氣源等特點。

  2.1、蝶閥本體的設計方案

  蝶閥本體根據工藝系統的壓力、溫度、介質、流速等性能參數要求,可采用中線對夾式、單偏心、雙偏心或三偏心結構形式,真空技術網(http://smsksx.com/)簡單的介紹了這三種結構,其結構示意如圖1 所示。

  中線蝶閥的結構特征為閥桿軸心線與閥門密封副接觸面的對稱中心在同一平面上,并與閥體通道對稱中心線垂直相交。其結構簡單、制造方便,常見的襯膠對夾式蝶閥即屬于此類。缺點是由于蝶板與閥座始終處于擠壓狀態,阻力大、磨損快。為保證在擠壓、刮擦后仍保證密封性能,閥座一般采用橡膠或聚四氟乙烯等彈性材料,因此在使用上受到溫度和壓力的限制。單偏心蝶閥的結構特征為閥桿軸心線平行偏離了閥門密封副接觸面的對稱中心,并與閥體通道對稱中心線垂直相交,從而在閥門啟閉過程中蝶板上下端不再與閥座接觸而產生過度擠壓。但由于單偏心構造在閥門的整個開關過程中蝶板密封面與閥座密封面仍有擠壓、刮擦現象,在應用范圍上和中線蝶閥大同小異,故采用不多。

蝶閥結構形式

圖1 蝶閥結構形式

  雙偏心蝶閥的結構特征為閥桿軸心線既平行偏離了閥門密封副接觸面的對稱中心,又平行偏離了閥體通道對稱中心線。雙偏心運用了凸輪效應,其效果是使閥門在開啟時蝶板密封面能瞬間脫離閥座密封面,消除了蝶板與閥座的不必要的過度擠壓、刮擦現象,減小了密封副間的磨損,減輕了啟閉力矩。同時還使得雙偏心蝶閥也可以采用金屬閥座、提高了蝶閥在高溫領域的應用。

  三偏心蝶閥的結構特征為閥桿軸心線既平行偏離了閥門密封副接觸面的對稱中心,又平行偏離了閥體通道對稱中心線,且閥門密封副接觸面的旋轉體中心線與閥體通道對稱中心線( 或閥門密封副接觸面的對稱中心與閥體通道對稱中心線的垂線) 傾斜一角度。三偏心的效果是密封副的接觸斷面由正圓變為橢圓,從根本上改變了密封副的密封原理,由傳統的位置密封改變為力矩密封,使金屬硬密封蝶閥由雙偏心的線接觸改善為面接觸,從而使硬密封蝶閥達到零泄漏成為了現實。

4、結語

  電液動調節蝶閥涉及機電儀控多領域相關技術的綜合應用,設計時既要考慮功能的滿足、性能的可靠,也要考慮綠色、經濟環保因素。特別是何降低操作力矩,從而節約運行成本; 如何科學選用優質性價比好的材料,從而使結構更緊湊; 如何通過對流道、蝶板外形的優化設計,從而降低流阻; 如何運用精細加工工藝,從而提高關鍵部位的表面質量來提高性能,提高壽命,降低成本; 如何運用過程伺服控制,從而提高系統的自動化控制程度及運行質量。