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氣動法蘭式球閥設(shè)計(jì)選型方案

  • 發(fā)布日期:2022/4/3      瀏覽次數(shù):2447
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    一,氣動法蘭式球閥設(shè)計(jì)選型方案管路設(shè)計(jì)
    是一個(gè)單轉(zhuǎn)90°轉(zhuǎn)換閥。氣動執(zhí)行器(氣動頭)在氣源壓力的作用下推動活塞以驅(qū)動閥門執(zhí)行開關(guān)動作。氣動閥門使用0.3到0.8 MPa的供氣壓力。它們通常配備以下組件來過濾減壓閥,電磁閥,限位開關(guān),氣動頭和其他組件。根據(jù)閥門的故障,閥門的作用將分為氣動閥門,單作用和雙作用球閥兩類。氣動球閥廣泛適用于天然氣、油品、化工、冶金、造紙、電力、礦業(yè)、印染、生物制藥、日用化工、食品飲料、水處理及空氣處理等行業(yè)的流體控制或調(diào)節(jié)控制,與自動化氣動儀表配套使用。   單作用氣動執(zhí)行器學(xué)名彈簧活塞式氣缸,常用于對管路系統(tǒng)對開關(guān)閥有需要自動復(fù)位的場所。氣動單作用執(zhí)行器工作原理:單作用氣動執(zhí)行器內(nèi)部帶有圓柱形高強(qiáng)度彈簧,在突然斷氣的情況下,依靠彈簧的彈性作用氣缸活塞推動氣缸連桿恢復(fù)到出廠設(shè)置位置。單作用氣動閥門出廠前均會根據(jù)現(xiàn)場工況設(shè)置閥常開或常閉狀態(tài),常開型:通氣關(guān)、斷氣開,常閉型:通氣開、斷氣關(guān)。單作用氣缸特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、有效行程小、耗氣量少。

           雙作用氣動執(zhí)行器學(xué)名氣動活塞式氣缸,雙作用氣動執(zhí)行器是指由內(nèi)部兩個(gè)活塞分別輸入壓縮空氣,以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動的氣動執(zhí)行器。雙作用氣動執(zhí)行器對比單作用市場應(yīng)用量要大得多的多。氣動雙作用執(zhí)行器工作原理:因雙作用氣動執(zhí)行器與單作用不同沒有復(fù)位彈簧,所以需要?dú)飧椎幕钊斑M(jìn)或者后退都能輸出力,推力或者拉力。氣源從活塞上腔進(jìn)時(shí),連桿向下運(yùn)動。氣源從活塞下腔進(jìn)時(shí),連桿向上運(yùn)動。雙作用氣缸特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、行程可根據(jù)需要選擇。需要注意的是氣缸若不帶緩沖裝置,當(dāng)活塞運(yùn)動到終端時(shí),特別是行程長的氣缸,活塞撞擊端蓋的力量很大,容易損壞零件。

    氣動閥門執(zhí)行器接口尺寸主要有五種分別為:

    內(nèi)螺紋2分=G1/4",6.6mm;

    內(nèi)螺紋3分=G3/8",9.5mm;

    內(nèi)螺紋4分=G1/2",12.7mm;

    內(nèi)螺紋6分=G3/4",19.1mm;

    內(nèi)螺紋1寸=G1",25.4mm。

           兩類氣缸屬氣動雙作用應(yīng)用,因其體積小、重量輕、開關(guān)速度快,常用于氣動軟密封對夾蝶閥D671X、氣動鑄鋼球閥Q641F等開關(guān)閥門上。

    氣動球閥69.jpg

    氣動法蘭式球閥設(shè)計(jì)選型方案工作原理圖
    圖1雙作用氣動球閥工作原理圖(1.氣動頭2.電磁閥3.過濾器減壓閥4.空氣源)
    是雙作用氣動球閥的示意圖。壓縮空氣(氣源)首先通過過濾減壓閥,除去其中含有的水分,油和固體塵粒,并將系統(tǒng)壓力調(diào)整到設(shè)定值以提供穩(wěn)定的空氣壓力。然后,氣體從端口b流入電磁閥入口端口a,進(jìn)入氣動頭,推動活塞,排氣通道為d-E。線圈通電后,電磁閥改變方向,氣體從端口d流向氣動頭。將活塞向相反方向推行動,排氣管道是b?c。
    單作用氣動球閥的工作原理圖
    單作用氣動球閥工作原理圖(1.氣動頭2.電磁閥3.過濾器減壓閥4.空氣源)
    是的示意圖。如前所述,壓縮空氣首先通過過濾減壓閥。當(dāng)電磁閥的線圈通電時(shí),氣體流入電磁閥的入口a,并從端口b流入氣動頭。 ,推動活塞作用,同時(shí)氣動頭內(nèi)彈簧被壓縮。當(dāng)發(fā)生故障(失電或斷電)時(shí),電磁閥恢復(fù)彈簧位置,氣源被阻塞,氣動頭彈簧釋放壓縮力,活塞向相反方向移動。排氣通道為b? c,可以將閥門停在設(shè)定的開啟或關(guān)閉位置,以防止事故發(fā)生。
    其次,氣動球閥的常見需求和解決方案
    為了滿足不同類型的管道系統(tǒng),有必要選擇相應(yīng)的管道系統(tǒng)。 “表1"是普通氣動元件的選擇原則。

    氣動陶瓷球閥1.jpg

    《表 1》 氣動元件的選型原則

    序號要求解決方案
    1普通型,發(fā)生故障時(shí),閥門保位雙作用氣動頭、過濾減壓閥、電磁閥、限位開關(guān)(通過電磁閥與氣動頭的不同連接,可實(shí)現(xiàn)斷電狀態(tài)下,閥門的開啟/關(guān)閉要求)
    2普通型,故障位置開/故障位置關(guān)單作用氣動頭、過濾減壓閥、電磁閥、限位開關(guān)
    3符合 NAMUR 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)選用符合 NAMUR 接口的氣動頭、電磁閥、限位開關(guān)
    4手動操作功能配氣動手輪或者液壓手動泵等
    5電磁閥帶手動操作選用帶手動功能的電磁閥
    6閥門快速開啟/關(guān)閉選用大流量的過濾減壓閥、電磁閥,加大鋼管直徑,在氣動頭出氣口增加快排閥1以及電磁閥控制大口徑氣控閥等
    7閥門開關(guān)時(shí)可調(diào)增加調(diào)節(jié)閥(針閥)或者阻尼器
    8現(xiàn)場無電源或禁電將電磁閥換成氣控閥
    9現(xiàn)場防爆、防水、防腐蝕等選用相應(yīng)等級的氣動頭、電磁閥、限位開關(guān)、連接件等
    10閥門/關(guān)度可調(diào)選用定位器代替電磁閥、限位開關(guān)
    11雙作用氣缸實(shí)現(xiàn)單作用功能增加氣罐、氣控閥等元件
    12現(xiàn)場禁銅不選用含銅的氣動元件,如銅管、銅管接頭、銅電磁閥
    13增加電磁閥可靠性選用兩個(gè)或者更多電磁閥控制

    氣動球閥廣泛適用于天然氣、油品、化工、冶金、造紙、電力、礦業(yè)、印染、生物制藥、日用化工、食品飲料、水處理及空氣處理等行業(yè)的流體控制或調(diào)節(jié)控制,與自動化氣動儀表配套使用。   單作用氣動執(zhí)行器學(xué)名彈簧活塞式氣缸,常用于對管路系統(tǒng)對開關(guān)閥有需要自動復(fù)位的場所。氣動單作用執(zhí)行器工作原理:單作用氣動執(zhí)行器內(nèi)部帶有圓柱形高強(qiáng)度彈簧,在突然斷氣的情況下,依靠彈簧的彈性作用氣缸活塞推動氣缸連桿恢復(fù)到出廠設(shè)置位置。單作用氣動閥門出廠前均會根據(jù)現(xiàn)場工況設(shè)置閥常開或常閉狀態(tài),常開型:通氣關(guān)、斷氣開,常閉型:通氣開、斷氣關(guān)。單作用氣缸特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、有效行程小、耗氣量少。

           雙作用氣動執(zhí)行器學(xué)名氣動活塞式氣缸,雙作用氣動執(zhí)行器是指由內(nèi)部兩個(gè)活塞分別輸入壓縮空氣,以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動的氣動執(zhí)行器。雙作用氣動執(zhí)行器對比單作用市場應(yīng)用量要大得多的多。氣動雙作用執(zhí)行器工作原理:因雙作用氣動執(zhí)行器與單作用不同沒有復(fù)位彈簧,所以需要?dú)飧椎幕钊斑M(jìn)或者后退都能輸出力,推力或者拉力。氣源從活塞上腔進(jìn)時(shí),連桿向下運(yùn)動。氣源從活塞下腔進(jìn)時(shí),連桿向上運(yùn)動。雙作用氣缸特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、行程可根據(jù)需要選擇。需要注意的是氣缸若不帶緩沖裝置,當(dāng)活塞運(yùn)動到終端時(shí),特別是行程長的氣缸,活塞撞擊端蓋的力量很大,容易損壞零件。

    氣動球閥067.jpg

    氣動閥門執(zhí)行器接口尺寸主要有五種分別為:

    內(nèi)螺紋2分=G1/4",6.6mm;

    內(nèi)螺紋3分=G3/8",9.5mm;

    內(nèi)螺紋4分=G1/2",12.7mm;

    內(nèi)螺紋6分=G3/4",19.1mm;

    內(nèi)螺紋1寸=G1",25.4mm。

           兩類氣缸屬氣動雙作用應(yīng)用,因其體積小、重量輕、開關(guān)速度快,常用于氣動軟密封對夾蝶閥D671X、氣動鑄鋼球閥Q641F等開關(guān)閥門上。

    氣動球閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:

      ◆氣動執(zhí)行器:采用新型系列GT型氣動執(zhí)行器,有雙作用式和單作用式(彈簧復(fù)位),齒輪齒條傳動,安全可靠;大口徑閥門采用系列HAW型氣動執(zhí)行器拔叉式傳動,結(jié)構(gòu)合理,輸出扭矩大,有雙作用式和單作用式(彈簧復(fù)位);參考本公司氣動執(zhí)行器樣本。

      ◆殼體結(jié)構(gòu):固定式球閥的閥體根據(jù)用戶需要及實(shí)際工況條件的不同可設(shè)計(jì)為鑄造結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)及全焊接結(jié)構(gòu)三種形式,其中全焊接結(jié)構(gòu)的球閥主要適用于埋地使用。

      ◆ *的閥座密封結(jié)構(gòu):

      浮動式球閥采用唇型彈性密封圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),保證密封的可靠性,對于低壓、超低壓或真空;正況用球閥,采用板簧加載的閥座密封結(jié)構(gòu),能確保球閥可靠的密封。中、高溫球閥的閥座材料可選用對位聚苯或金屬材料。

      固定式球閥根據(jù)壓力的大小、介質(zhì)性質(zhì)及密封要求的不同而選擇球前密封結(jié)構(gòu)、球后密封結(jié)構(gòu)或前后雙密封結(jié)構(gòu)。中、高溫球閥的閥座材料可選用對位聚苯或金屬材料。

      ◆阻塞與排泄:當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí),上下游側(cè)的閥座使液體阻斷,閥體中腔的積滯物可以通過排泄裝置進(jìn)行排泄。

      ◆自動泄壓結(jié)構(gòu):當(dāng)中腔壓力出現(xiàn)異常升高現(xiàn)象時(shí),中腔介質(zhì)能依靠本身的推力推動閥座而自動泄壓,從而確保閥提安全。

      ◆閥桿的可靠密封:閥桿采用有倒密封的下裝式結(jié)構(gòu),倒密封的密封力隨介質(zhì)壓力增高而增大,故能確保閥桿的可靠密封,而且,當(dāng)閥桿異常升壓時(shí),閥桿不會噴出。

      ◆防火結(jié)構(gòu):根據(jù)工況及用戶的需要,球閥可設(shè)計(jì)為防火結(jié)構(gòu)。球閥的耐火設(shè)計(jì)執(zhí)行API607及JB/T6899等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,一旦發(fā)生火災(zāi)而使軟密封圈燒損時(shí),球閥的防火結(jié)構(gòu)可阻止介質(zhì)的大量泄漏,防止火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大。

      ◆防靜電結(jié)構(gòu):當(dāng)操作閥門時(shí),由于球體和閥座之間的磨擦,會產(chǎn)生牛靜電電荷并積聚在球體上,為防止產(chǎn)生靜電火花,特在閥門上設(shè)置靜電裝置,將積聚在球體上的電荷導(dǎo)出。

      全通徑結(jié)構(gòu)及縮徑結(jié)構(gòu):為滿足用戶的不同需要,本公司球閥產(chǎn)品有全通徑和縮徑兩種系列。全通徑球閥的通道內(nèi)徑與管道內(nèi)徑一致,便于清掃,而縮徑系列球閥的重量相對較輕,但流阻力僅為相同口徑截止閥1/7左右,故縮徑系列球閥的應(yīng)用前景較為廣闊。

    三是氣動法蘭式球閥設(shè)計(jì)選型方案氣動元件的選擇
    1.氣動頭選擇
    在選擇氣動頭時(shí),首先要確定它是單作用氣動頭還是雙作用氣動頭。然后,根據(jù)氣門運(yùn)行條件,氣源壓力和其他參數(shù),選擇符合輸出轉(zhuǎn)矩要求的氣動頭。
    為了說明氣動頭的選型過程:選擇球閥16×14BS15J,實(shí)際壓力為19.5MPa;氣動頭的選擇為:EMERSON,單作用,故障位置關(guān)閉,氣源壓力為0.55MPa。
    檢查“球閥扭矩表",可用數(shù)據(jù),參見“表2"。
    以安全系數(shù)1.4為例,閥門各位置的扭矩值見表3。
    根據(jù)EMERSON產(chǎn)品目錄,氣動頭型號為G7028-SR4-CW。如表3所示,每個(gè)扭矩值都大于閥門相應(yīng)的扭矩值并符合要求。

    《表 2》 球閥扭矩?cái)?shù)據(jù)

    智能扭矩計(jì)算全壓下的計(jì)算扭矩 / N·m實(shí)際壓力 / MPa實(shí)際壓力下的計(jì)算扭矩 / N·m
    口徑 / in磅級 / Lb
    1415002100019.516058.82

    《表 3》 扭矩值

    閥門位置VBTOVRTOVETOVBTCVRTCVETC
    執(zhí)行器位置ABTOARTOAETOABTCARTCAETC
    16×14BS15J224841349016863202361349020236
    G7028-SR4-CW429551855828223347321457821404

    2. 電磁閥選型
    電磁閥選型的時(shí)候,要注意電磁閥的特征參數(shù)是否滿足需要,如壓力范圍、流通介質(zhì)、工作溫度、流通系數(shù)、電壓、防爆要求以及其他功能等。
    3. 過濾減壓閥選型
    過濾減壓閥選型的時(shí)候,要注意過濾減壓閥的壓力范圍、流通介質(zhì)、工作溫度、排水裝置(自排、手排)及濾芯精度等。
    4. 限位開關(guān)選型
    限位開關(guān)選型的時(shí)候,要注意反饋方式(機(jī)械式、感應(yīng)式)、位置指示的顏色是否符合要求,以及是否符合相應(yīng)的防爆等級等。