电站用气动式截止阀的选型与设计(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南通市电站阀门有限公司 作者:张建华

1、概述

  用于火电厂高加疏水、再热器疏水和过热器疏水等系统疏放水的关闭与排放阀门密封要求高, 须快开快闭, 并具有故障保护功能、自动控制功能和较高的可靠性。因此气动控制截止阀(电厂俗称疏水阀, 疏水门) 成为这类系统的首选产品。气动控制截止阀密封比压持久稳定, 调试简单, 维护要求低, 故障低, 可靠性高, 失气失电自动保护,快速启闭, 价格相对低廉, 节能环保, 因而适用于火电厂疏放水工况。

2、阀门及气动执行机构的选型

  气动控制截止阀一般为全开全闭式。从流量特性考虑, 截止阀和球阀具有启闭行程短, 速度快,密封可靠, 启闭静态力矩小等特点, 因而两类产品都得到应用。但从可靠性考虑, 主流产品仍然是气动截止阀。

  气动控制装置的气缸为定型产品, 依作用方式可分单作用和双作用两种。单作用产品带复位圆柱弹簧, 具有失气自动复位功能, 即失气时气缸活塞(或膜片) 在弹簧作用下, 驱动气缸推杆回复到气缸初始位置(行程的原始位置) 。双作用气缸无复位弹簧, 推杆进退须依靠变换气缸气源的进出口位置。气源从活塞上腔进时, 推杆向下运动。气源从活塞下腔进时, 推杆向上运动。由于不带复位弹簧, 双作用气缸对比同径单作用气缸具有更大的推力, 但不具备自动复位功能。显然不同的进气位置使推杆有不同的方向运动。当进气位置在推杆的背腔时, 进气使推杆前进, 这种方式称为正作用气缸。反之进气位置在推杆同侧时, 进气使推杆后退, 这种方式称反作用气缸。气动截止阀因为一般需要失气保护功能, 通常选用单作用气缸(图1) 。

单作用气缸

(a) 正作用式 (b) 反作用式

图1 单作用气缸

  从分析可知, 当阀门保护方式为失气打开时,必须选择单作用的正作用气缸。当阀门的保护方式为失气关闭时, 必须选择单作用的反作用气缸。单作用的正作用气缸在阀门关闭时必须维持持久的稳定气源压力, 对气源的稳定性和持久性要求较高常闭阀尽可能地避免选择这种设计, 此结构适用于常开阀。单作用的反作用气缸适用于常闭阀, 但对于弹簧的要求较高, 应具有稳定持久的弹力。

3、气缸推力计算

  除了作用方式的选择, 计算所选气缸推力是计的重要工作, 以常见的常闭式气动截止阀(图2) 为例分析。因压力较高, 为尽可能选择较小的气缸, 采用了上进流(倒流) 的阀门设计方式。为提高密封比压, 采用了锥形密封面。

气动截止阀

图2 气动截止阀

3.1、气缸关闭力的计算

  关闭状态受力分析如图3a, 图中各力为

  式中Qt ———填料摩擦力, N
    Qj ———介质静压力, N
    Qf ———阀杆截面的介质推力, N
    Qm ———阀门达到必须密封比压时的密封面作用力, N
    Qg ———气缸关闭时输出力, N
    Qk ———气缸打开时输出力, N
    qMF ———密封面必须比压, MPa
    dm ———密封面平均直径, mm
    df ———阀杆直径, mm
    f———填料摩擦系数
    bt ———填料宽度, mm
    P———阀门设计压力, MPa
    fm ———密封面摩擦系数

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