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(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(chǎn)品都得到應用。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(qū)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(zhì)靜壓力,N

    　Qf———閥桿截面的介質(zhì)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(shù)

    　bt———填料寬度,mm

    　P———閥門設計壓力,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(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(chǎn)品性能的重要依據(jù),通過試驗可確認閥門的設計加工質(zhì)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(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構形式。行程開關可選擇搖臂式,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(zhì)溫度比較高。支架盡可能高一些,使氣缸內(nèi)部橡膠件遠離熱源,延長內(nèi)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(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。

來源：慧聰泵閥網(wǎng)