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电动法兰式蝶阀设计选型

  • 发布日期:2019/9/15      浏览次数:1908
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    之前介绍SY42AX煤矿水管路减压阀应用案例,现在介绍电动法兰式蝶阀设计选型蝶阀是给水排水管路系统中的一个重要装置随着工业技术的进步,对蝶阀的结构及性能提出了不同的要求。因此,在设计及选用时应根据工况条件,对其类型、材料和连接形式等做出合理的选择。由于电动蝶阀是由蝶阀和电动装置组合而成,所以当蝶阀确定后如何正确选择电动装置是关系到实际使用中是否能够满足工程需要的重要因素。在选择电动装置时不但应考虑前述的工作环境、电气控制和一般技术性能,而且对电动装置的综合技术性能亦应进行全面的考虑。
    1、阀杆直径的允许值
    升降杆阀门选择电动装置应注意其允许通过的阀杆直径值,阀杆直径必须小于该值。另外,对于多回转电动装置,在选用时还应提出对阀杆罩高度的要求(与阀门痛径有关)。旋转杆阀门可不配带阀杆罩。
    2、阀门与电动装置的连接
    阀门与电动装置的连接型式与尺寸应符合国家标准:GB/T12222-1989多回转阀门驱动装置的连接,GB/T12223-1989部分回转阀门驱动装置的连接。
    3、电动蝶阀的电动装置的输出转矩与转速
    输出转矩值是电动装置的重要技术参数之一,也是使用中需要选择的重要参数。如果在组配电动阀门时选用的电动装置输出转矩过大或不足都是不可取的。因为一般情况,电动装置生产厂在产品出厂时均需进行输出转矩值的测试与调整,是相对比较准确的。如果选用过大的输出转矩余量,将会使电动阀门具有很大的潜在危险性,一旦发生控制保护失灵情况将很容易造成阀门损坏(阀杆弯曲、阀体破裂)现象,极易造成管道系统事故。所以输出转矩余量选择过大是不可取的。如果在实际工作中打不开阀门也是属于选择不合理。
    关于对电动装置输出转速的确定,在阀门对其启闭时间没有严格要求时,应尽量选用较慢的速度。
    因为不必要的较快速度,在相同转矩要求下将会增大电机功率,这样不但浪费能源,提高工程造价,而且也会使电动装置体积增大造成多方面浪费。
    目前国内自行开发研制的电动装置,在每个机座号中设计配用的电动机规格数量不多(一般为2-3个规格),以及主体传动中齿轮副和蜗轮副的速比范围变化有限,所以每个机座号的转矩分档和转速分档都不多。
    4、电动装置的大推力允许值
    如果阀门轴向力由电动装置承担(即阀杆螺母在电动装置中),其推力值不允许超过电动装置的允许值。
    5、阀杆螺母的大转圈数
    在选用多回转阀门电动装置时必须说明阀门工作时阀杆螺母的大转圈数,这样可以正确选配电动装置中位置指示机构的有关齿轮速比,以使位置指示有足够的精度满足阀门工作过程中对阀门开、关程度的观察,否则易造成错觉,影响正常工作。
    上海申弘阀门有限公司主营阀门有:蒸汽减压阀,减压阀(气体减压阀,可调式减压阀目前,部分回转阀门电动装置均有机械限位,以防止无法判断阀瓣位置,这类阀门与电动装置间的连接螺孔和键槽位置的对应关系要求严格。


      2 电动法兰式蝶阀设计选型设计
      2.1 结构
      蝶阀的关闭件(蝶板)在介质中间,设计时应考虑其对流阻的影响。
      关于大口径蝶阀蝶板的结构,AWWA C504(美国给水工程协会标准)规定,蝶板不应有横向筋,其厚度不得大于阀杆直径的 2.25 倍。
      蝶板的迎水面和出水面应呈流线型。
      内部螺钉不能凸出在蝶板外面,以免增加迎水面积。
      2.2 橡胶密封圈
      有时橡胶蝶阀使用寿命较短,这与橡胶质量及密封面宽度有关。橡胶密封蝶阀的密封圈应选用的橡胶材料制造,在压制成型时应遵守工艺规程,不能任意提高硫化温度,缩短时间,否则容易造成密封圈老化和开裂。与橡胶密封圈配合的金属密封面应有足够的宽度,否则橡胶密封圈不易嵌入。另外,阀体及蝶板的形位公差、对称度、精度、光洁度、密封圈的压弹量等也影响橡胶密封圈的使用寿命。

    材料计划表
    工程名称:一矿六号站瓦斯发电项目    
    序号名   称规格及技术数据单位数量备注
    1紧急切断电磁阀(通电关闭)PN0.6  DN500 适用介质瓦斯,室外露天布置,关闭后内外泄露为零,配智能一体化防爆电动装置,电压380V,垫片材质为柔性石墨金属缠绕1厂家配套配对法兰及紧固件
    2矿用防爆电动蝶阀D943PT-0.6 PN0.6 DN250 适用介质瓦斯,室外露天布置,关闭后内外泄露为零,配智能一体化防爆执行机构,电压380V,垫片材质为柔性石墨金属缠绕1厂家配套配对法兰及紧固件
    3矿用防爆电动调节阀PN0.6  DN250 适用介质瓦斯,室外露天布置,关闭后内外泄露为零,配智能一体化防爆执行机构,电压380V,垫片材质为柔性石墨金属缠绕1厂家配套配对法兰及紧固件
    4矿用防爆电动蝶阀D943PT-0.6 PN0.6 DN100 适用介质瓦斯,室外露天布置,关闭后内外泄露为零,配智能一体化防爆电动装置,电压380V,垫片材质为柔性石墨金属缠绕1厂家配套配对法兰及紧固件
    5蝶阀D343PT-1.0C  DN250 适用介质瓦斯,室外露天布置,关闭后内外泄露为零,垫片材质为柔性石墨金属缠绕1厂家配套配对法兰及紧固件
    6阻火器PN1.0 DN1001厂家配套配对法兰及紧固件
    7减压阀PN1.0 DN250  进口压力30Kpa出口压力小于10Kpa1厂家配套配对法兰及紧固件
    8闸阀Z41H-1.0 PN1.0 DN50 适用介质:水,室内布置1厂家配套配对法兰及紧固件
    9闸阀Z41H-1.0 PN1.0 DN40 适用介质:水,室内布置1厂家配套配对法兰及紧固件
    10无缝钢管D219*8m36 
    11无缝钢管D108*4m66 
    12无缝钢管D57*3 24 
          
          
          
     批准: 制表:梁海廷2019年8月25日

      2.3 刚度
      刚度是蝶阀设计中的重要问题,它与蝶板、阀轴及连接等因素有关。
      (1)阀轴尺寸 AWWA C504 中规定了阀轴尺寸。阀轴尺寸达不到要求,可能出现刚度不够,反向密封泄漏,开启力矩大等现象。轴的刚度与 1/EI 有关,也就是说要提高刚度减小变形问题应该从提高 EI 着手。E 是弹性模量,一般钢材差别不大,选用好的材料对刚度影响不大。I 是惯性矩,与轴的截面尺寸有关。阀轴的尺寸一般按弯扭合成计算,它不仅与扭矩有关,而且主要与弯矩有关,尤其大口径蝶阀弯矩比扭矩大得多。
      (2)轴孔配合 AWWA C504的旧版本中规定,蝶阀轴是一根直通的整轴。1980 版本以后,提出可以做成两段短轴。AWWA C504及 GB12238 规定,轴与孔的嵌入长度应为 1.5d。日本蝶阀轴向尺寸中阀体内边缘与蝶板支承端之间的间隙(C 值)给出规定,一般与口径大小有关,在 25~45mm 之间,也就是尽量减小轴支承间的距离(C 值),从而减小轴的弯矩和变形。
      (3)蝶板结构 蝶板结构形式与刚度有直接关系,因此除平板形外多做成锅形或桁架形。总之是为了增大断面的惯性矩,以提高刚度。
      (4)阀体结构 大口径蝶阀阀体设计中也存在刚度问题。一般有圈筋和横筋,实际上横筋只是增加稳定性,不宜太多,主要是圈筋。如果能加∩形筋则对刚度更有利,但存在工艺性差的问题。
      2.4 自润滑轴承
      蝶板上所受介质压力大部或全部(反向)是通过轴传递到轴承上去的,因此轴承起到非常重要的作用。国外蝶阀有的转动很轻巧,小口径阀门一个手指都能转动,而国产蝶阀有的转动却很沉重,这除了与同轴度、对称度、加工精度、光洁度和填料的质量有关之外,很重要的一个因素就是轴套材料的润滑性。AWWA C504 标准提出,阀体中安装的轴套或轴承应属于自润滑材料,轴套存在减磨润滑问题,不允许锈蚀。没有轴套,即使阀轴是不锈钢,阀体也有锈蚀及胶合粘着问题。采用轴套还可以增加刚性。
      2.5 轴与蝶板的连接
      小口径蝶阀的轴与蝶板采用键或花键连接为宜,也可以采用多边形轴连接或销钉连接,大口径蝶阀的轴与蝶板多采用键或锥销等连接。目前轴与蝶板采用销连接的比较多。在恶劣的工况条件下连接销有损坏现象,这主要是由于制造的原因,其中吻合精度不好,销子尺寸选择不合适,销子硬度不够或采用材料不合适等应引起注意。大型蝶阀的轴与蝶板可采用特殊的方法进行连接。
      2.6 结构长度
      蝶阀的结构长度向短系列发展,但这样的做法要慎重。因为结构长度太短对强度有影响。标准对法兰蝶阀短系列结构长度做出了规定,但是压力较高的阀门结构长度不宜改短,否则会出问题,尤其是铸铁等脆性材料。


      3 电动法兰式蝶阀设计选型选用
      3.1 类型
      蝶阀有单偏心、斜板式、中线型、双偏心和三偏心等不同结构。介质压力通过蝶板作用在阀轴及轴承上,因此在高压小口径流阻很大时,其轴径和蝶板厚度都相应增加,如果采用闸阀和球阀或截止阀,从密封及流阻等方面分析比采用蝶阀合适。
      近几年来,在水系统中软密封闸阀的出现改善了闸阀容易沉淀泥沙的缺点,其流阻比较小,可以在线维修,用于中小口径非常合适,因此逐渐得到了应用。本产品总结了许多电动执行器的各种不足,进行改进后,推出的产品。其中许多关键部件均采用德国或日本进口件,结构紧凑,质量可靠,性能优越。

    电动法兰式蝶阀设计选型主要特性有:
    1.外壳—由于使用了铝合金,重量轻。并且内外表面经阳极氧化处理,外表面经聚酯粉末涂层,耐腐蚀性强。
    2.电机—采用SPG鼠笼式电机,输出扭距大,并且内置热保护开关,进行温度控制,可防止损坏电机。
    3.受动结构—不通电时,扳动离合器手柄可进行手动操作。通电时,离合器自动复位。
    4.干燥器—用来控制温度,防止执行器内部水分凝结,保持内部电器元件的干燥。
    5. 位置指示器—指示器安装在中心轴上,可以观察阀门位置。并有指示灯(SLU)可供选择。
    6.限位开关—由凸轮机构来控制,简单的调整机构能并方便地设定位置。
    7.扭距开关(除HQ-008外)—可提供过载保护,防止损坏电机。(出厂前以设定好,请用户不要随便更改设置)。
    8.自锁—有自锁功能,防止反转,转动部分稳定可靠。
    9.安装—底部安装尺寸符合ISO5211标准,驱动轴套可拆下根据需要进行加工,适应性强。可以垂直安装,也可以水平安装。
    10.接线端子—线路布置紧凑合理,接线端子直径为2.5mm,压力大,联接牢固。


      3.2 密封副
      金属密封蝶阀的主要优点是密封可靠、寿命长、耐高温,不易损坏和撕裂,承压能力高。因此近些年来应用较多,尤其用于工程系统的关键部位。橡胶软密封蝶阀如果设计制造优良可以得到很好的密封,而且大口径容易做到在线换圈。但是橡胶存在老化问题,只能用于温度不高的工况条件下,因此广泛应用在自来水及供水系统。
      国外金属密封蝶阀也用于火电厂的泵站、凝汽器、抽汽系统及换热系统,核电站还用于压力壳隔离、喷淋系统及盐水等,石油精练系统中的储油隔离、蒸汽供给阀、脱硫系统和尾气处理、热裂解及催化单元中。还有石油化工厂、深冷、浆液和造纸等系统。
      对于中温中压工况选用金属密封蝶阀较好。对于要求阀门可靠性高,寿命长,不宜更换的地方,也应该选用金属密封蝶阀。
      对用于常温水的阀门,如果不是要求很高,不更换或更换不方便的地方,则宜采用软密封结构的蝶阀。如果橡胶质量能够保证,水用大口径蝶阀仍应以橡胶阀座蝶阀为主。


      4 电动法兰式蝶阀设计选型结语
      新工艺及新材料的不断出现,将提高蝶阀的结构性能,扩大蝶阀的使用范围,并对蝶阀的设计和选用提出更新的要求。与本文相关的论文:自力式煤气调压阀组​