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(tǒng)的產(chǎn)品。氣動控制截止閥密封比壓持久穩(wěn)定,調(diào)試簡單,維護(hù)要求低,故障低,可靠性高,失氣失電自動保護(hù),快速啟閉,價格相對低廉,節(jié)能環(huán)保,因而適用于火電廠疏放水工況。

   　 2、閥門及氣動執(zhí)行機構(gòu)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(tài)力矩小等特點,因而兩類產(chǎn)品都得到應(yīng)用。但從可靠性考慮,主流產(chǎn)品仍然是氣動截止閥。

  　  氣動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,具有失氣自動復(fù)位功能,即失氣時氣缸活塞（或膜片）在彈簧作用下,驅(qū)動氣缸推桿回復(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,推桿向下運動。氣源從活塞下腔進(jìn)時,推桿向上運動。由于不帶復(fù)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(fù)位功能。顯然不同的進(jìn)氣位置使推桿有不同的方向運動。當(dāng)進(jìn)氣位置在推桿的背腔時,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,進(jìn)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(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)閥門保護(hù)方式為失氣打開時,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,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)閉時必須維持持久的穩(wěn)定氣源壓力,對氣源的穩(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,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(jìn)流（倒流）的閥門設(shè)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(guān)閉力的計算

    　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)到必須密封比壓時的密封面作用力,N

   　 Qg———氣缸關(guān)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(shù)

　    bt———填料寬度,mm

  　  P———閥門設(shè)計壓力,MPa

    　fm———密封面摩擦系數(shù)

　    要實現(xiàn)閥門的有效密封,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(guān)阻力得出,MPa,

    　通過以上計算可確定關(guān)閉狀態(tài)的彈簧預(yù)緊力,為彈簧選型確定依據(jù)。

    　3.2、開啟狀態(tài)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(dāng)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(jù)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(shù),zui終確定氣缸規(guī)格。

圖3閥門關(guān)閉和開啟狀態(tài)閥桿受力

  　  （a）關(guān)閉時（b）開啟時

   　 4、出廠試驗

  　  工廠型式試驗是確認(rèn)產(chǎn)品性能的重要依據(jù),通過試驗可確認(rèn)閥門的設(shè)計加工質(zhì)量,承壓能力,啟動裝置的動作性能,一般應(yīng)進(jìn)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(fù)位至閥門關(guān)閉后,從設(shè)計流向向閥芯密封面逐步加壓,進(jìn)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(shè)計壓力的1.1倍壓力為止均應(yīng)無泄漏。以此驗證閥門在壓力波動時也能穩(wěn)定密封。

  　  （2）殼體試驗

    　　依公稱壓力的115倍進(jìn)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(yīng)無滲漏。

　   （3）動作試驗

    　閥門關(guān)閉后,將閥門打壓到設(shè)計壓力,給氣缸通氣（壓力控制0.4～0.45MPa）確認(rèn)能否開啟閥門,能否達(dá)到設(shè)計行程,到達(dá)設(shè)計行程后撤除氣源,閥門應(yīng)能自行復(fù)位。此試驗至少反復(fù)3次以上。

    　5、附件

  　  除閥門和氣缸外,氣動截止閥應(yīng)配備電磁閥、行程開關(guān)、調(diào)壓閥（含過濾器、油霧器,即三聯(lián)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(jié)構(gòu)形式。行程開關(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。手動裝置用于輔助強制密封,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,延長內(nèi)部橡膠密封件的使用壽命。

    　6、結(jié)語

    　氣動截止閥可廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠疏放水系統(tǒng),控制介質(zhì)的通斷,具有普通手動或電動截止閥*的優(yōu)點,但由于氣動裝置結(jié)構(gòu)較大,應(yīng)考慮有足夠的閥門安裝空間,因而高壓大口徑閥門的應(yīng)用受到限制。

來源：慧聰泵閥網(wǎng)