液压驱动装置在阀门上的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)沈阳三三牌阀门制造有限责任公司 作者:李明

  介绍了阀门常用液压驱动装置的类型、性能; 工作原理和使用范围。分析了液压驱动装置的结构特点、适用工况及其选用方法。

1、概述

  液压控制技术是现代机械传动及控制领域中一项重要的基础技术。液压传动具有输出力大,方便调整和控制使用压力,防止过载,安全性大,可实现无级变速等优点。由于液压执行机构元件密封性好,其可在高粉尘、高污染、易燃易爆或水下( 采用特殊防护) 等环境中安全可靠工作。随着科技的进步,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为国内外液动阀门需求量逐年增加。

2、结构原理

  液动阀门一般由液动阀门本体,液压控制系统、电气控制系统三部分组成,机电液一体化控制技术的水平,将决定液动阀门产品的技术水平。阀门常用的液压驱动装置有液压缸直接推拉驱动式、齿轮齿条摆动油缸驱动式、螺线式摆动油缸驱动式和多回转液压马达驱动式。

2.1、液压缸直接推拉驱动式

  液压缸直接推拉驱动式装置常用于操纵闸阀和截止阀的开启、停止和关闭或控制节流阀的开口位置及通过流量。液压缸直接推拉驱动式是将油缸置于阀门上方( 图1) ,通过连接支架将阀门与油缸固定,由套、销子将阀杆及油缸活塞杆连接。当油缸活塞运动时带动阀杆运动完成阀门的开启、关闭、停止及阀门开度的调节。液压油缸可根据管路系统对阀门的要求,采用双作用油缸( 包括单活塞杆和双活塞杆油缸) 用油压完成对阀门的启闭和开度调节。

液压缸直接驱动装置

1. 阀门2. 支架3. 套4. 销5. 油缸

图1 液压缸直接驱动装置

  采用单作用油缸时油缸一腔用油压推动油缸活塞,油缸另一腔通大气,腔内设置弹簧或蝶簧,当油压进入油缸一腔时油缸带动阀杆运动,活塞运动同时压缩另一腔中的弹簧,完成此次阀门开启( 或关闭) 。当油压撤除时( 油压为0) ,另一腔的压缩弹簧释放压力,推动活塞回复到起始位置完成阀门的启闭。弹簧油缸中弹簧设置在油缸活塞上腔或下腔是根据阀门的使用工况设定,即阀门原始通状态常开或常闭决定。液压缸直接推拉驱动式常用油缸的符号见图2。

常用油缸职能符号

(a) 单活塞杆油缸( 油压启闭阀门) (b) 双活塞杆油缸( 油压启闭阀门)

(c) 单活塞杆油缸( 油压关闭阀门,弹簧复位开启阀门)

(d) 双活塞杆油缸( 油压开启阀门,弹簧复位关闭阀门)

图2 常用油缸职能符号

3、性能分析

  (1) 液压缸直接推拉驱动式装置结构简单,形式变化多样,作用在阀杆上的力和运动速度可调,控制灵活,安装维护方便,工作环境适应性强( 防尘、防潮、防爆) ,可远距离操控,适合管路在线流量精确控制等。但是油缸直立在阀门顶部高度尺寸较大,液压缸活塞杆连接阀杆,由于油缸活塞的浮动性造成阀门中的阀板不能长时间精确定位,由于油缸结构限制,在应急状态下液动阀门本体不易实现人力驱动阀门启闭。

  (2) 液压马达驱动式装置符合阀门传统操作方式具有输出力矩大且可调,运动速度可控,可实现对阀门操作特性的跟踪和修正。在安全可靠启闭前提下,可实现对阀板运动过程中的柔性控制,避免运动件对阀门造成的撞击及水锤现象对其造成的伤害。安装维护方便,工作环境适应性强( 可在高危环境中工作) 可实现中远距离操控,结构紧凑合理,采用阀门螺杆和螺母结构,可实现阀板可靠自锁,该驱动结构具有应急手动绞盘操作功能。但是,液压马达驱动方式比液压缸直接驱动式复杂、成本高,故价格较高。

  (3) 齿轮齿条摆动油缸驱动式装置结构简单,形式变化多样,运动安全可靠,不受负载类型的限制作用,在阀杆上的力矩和角速度可调,控制灵活,安装维护方便,可远距离操控。但是,油缸带动齿条,齿条驱动阀杆上的齿轮旋转,这种机构决定了该驱动装置横向尺寸较大,造成装置体积较大,质量也较大,由于结构限制不易实现应急状态下人力驱动阀门启闭。

  (4) 螺线摆动油缸装置将活塞与螺线传动在油缸中结合,结构新颖,体积小,质量轻,密封性好。目前产品最大输出力矩德国为125kN·m,意大利为21kN·m,输出力矩和角度可调,控制灵活安装维修方便,工作环境适应性强( 防水、防粉尘、防爆) 具有应急人力驱动阀门手轮,可远距离操控。目前螺线摆动油缸装置只有进口产品,故价格较高。

  (5) 多回转液压马达驱动式装置采用专用低速大转矩液压马达驱动阀门,输出转矩大,且可跟随阀门启闭过程中操作力矩变化自动调节输出力矩,同时可设定最高安全输出力矩,确保阀门安全可靠运行。电液控制技术与阀门的结合实现了阀门智能化,实现了对阀门启闭全过程的柔性控制,消除了阀板在运行过程中对阀体撞击或振动所造成损坏,提高了阀门运行过程中的安全性。由于阀门启闭运行速度可控制、操作力矩可控制则阀门开度也可控制,借助流量传感器还可控制通过阀门的流量。液压马达中的阀杆螺母旋转带动阀门螺杆升降、液压马达停止运转、螺纹自锁角可将阀板可靠的自锁,解决了液压油缸直接推拉驱动式存在的油缸活塞静止时重力和外力作用使活塞沉降造成阀门开度的变化。多回转液压马达在其顶部设有绞盘可直接驱动阀杆螺母旋转,实现了应急手动操作。

4、结语

  驱动大中型的蝶阀球阀和旋塞阀所采用的液压驱动装置中,螺线摆动油缸要优于齿轮齿条式摆动油缸。驱动大中型口径的闸阀截止阀所采用的液压驱动装置中,液压马达驱动式要优于液压缸直接推拉驱动式。对于精确控制阀门通过流量的调节阀采用液压缸直接推拉驱动式其调节流量的响应速度快。

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