电液动调节蝶阀的设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)江苏神通阀门股份有限公司 作者:王建新

  介绍了电液动调节蝶阀方案设计的过程、主要内容及考虑的关键因素,论述了阀门本体、执行机构、控制系统等设计计算的关注点及建议。

1、前言

  电液动调节蝶阀广泛应用于电力、冶金、石油、石化、天然气等行业的工艺管网及关键装备的控制系统,是控制工艺系统流量、压力等工艺参数的重要装置,具有高控制精度、高可靠性、高自动化水平等特点,并能满足特殊功能和特殊工作环境要求。其功能、性能将直接影响着系统运行的质量和经济性。

2、设计方案

  电液动调节蝶阀由蝶阀本体、电液执行器二大功能模块组成。电液执行器是液压、机械、电子和控制技术的有机结合,创造性地集成了电动执行机构的易于实现智能化、操作简便及液动执行机构高精度、高可靠性、高寿命、负载能力强之优点,并最大限度地克服了电动、液动、气动3 种常用执行机构技术上的各自缺点。采用一体化模块结构,具有体积小、结构简单,安装、调试、维护方便,不需要庞大的独立外供油源或气源等特点。

  2.1、蝶阀本体的设计方案

  蝶阀本体根据工艺系统的压力、温度、介质、流速等性能参数要求,可采用中线对夹式、单偏心、双偏心或三偏心结构形式,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)简单的介绍了这三种结构,其结构示意如图1 所示。

  中线蝶阀的结构特征为阀杆轴心线与阀门密封副接触面的对称中心在同一平面上,并与阀体通道对称中心线垂直相交。其结构简单、制造方便,常见的衬胶对夹式蝶阀即属于此类。缺点是由于蝶板与阀座始终处于挤压状态,阻力大、磨损快。为保证在挤压、刮擦后仍保证密封性能,阀座一般采用橡胶或聚四氟乙烯等弹性材料,因此在使用上受到温度和压力的限制。单偏心蝶阀的结构特征为阀杆轴心线平行偏离了阀门密封副接触面的对称中心,并与阀体通道对称中心线垂直相交,从而在阀门启闭过程中蝶板上下端不再与阀座接触而产生过度挤压。但由于单偏心构造在阀门的整个开关过程中蝶板密封面与阀座密封面仍有挤压、刮擦现象,在应用范围上和中线蝶阀大同小异,故采用不多。

蝶阀结构形式

图1 蝶阀结构形式

  双偏心蝶阀的结构特征为阀杆轴心线既平行偏离了阀门密封副接触面的对称中心,又平行偏离了阀体通道对称中心线。双偏心运用了凸轮效应,其效果是使阀门在开启时蝶板密封面能瞬间脱离阀座密封面,消除了蝶板与阀座的不必要的过度挤压、刮擦现象,减小了密封副间的磨损,减轻了启闭力矩。同时还使得双偏心蝶阀也可以采用金属阀座、提高了蝶阀在高温领域的应用。

  三偏心蝶阀的结构特征为阀杆轴心线既平行偏离了阀门密封副接触面的对称中心,又平行偏离了阀体通道对称中心线,且阀门密封副接触面的旋转体中心线与阀体通道对称中心线( 或阀门密封副接触面的对称中心与阀体通道对称中心线的垂线) 倾斜一角度。三偏心的效果是密封副的接触断面由正圆变为椭圆,从根本上改变了密封副的密封原理,由传统的位置密封改变为力矩密封,使金属硬密封蝶阀由双偏心的线接触改善为面接触,从而使硬密封蝶阀达到零泄漏成为了现实。

4、结语

  电液动调节蝶阀涉及机电仪控多领域相关技术的综合应用,设计时既要考虑功能的满足、性能的可靠,也要考虑绿色、经济环保因素。特别是何降低操作力矩,从而节约运行成本; 如何科学选用优质性价比好的材料,从而使结构更紧凑; 如何通过对流道、蝶板外形的优化设计,从而降低流阻; 如何运用精细加工工艺,从而提高关键部位的表面质量来提高性能,提高寿命,降低成本; 如何运用过程伺服控制,从而提高系统的自动化控制程度及运行质量。

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