火力發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(jié)閥,氣動調節(jié)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(wěn)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(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(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(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(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(tài)的彈簧預緊力,為彈簧選型確定依據。
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(guī)格。

                                                            圖3閥門關閉和開啟狀態(tài)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(wěn)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(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,分為上裝式和側裝式,配置應考慮安裝空間及合同規(guī)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(fā)電廠疏放水系統(tǒng),控制介質的通斷,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