電站用氣動(dòng)式截止閥的選型與設(shè)計(jì)

　　1、概述

　　用于火電廠高加疏水、再熱器疏水和過熱器疏水等系統(tǒng)疏放水的關(guān)閉與排放閥門密封要求高,須快開快閉,并具有故障保護(hù)功能、自動(dòng)控制功能和較高的可靠性。因此氣動(dòng)控制截止閥(電廠俗稱疏水閥,疏水門)成為這類系統(tǒng)的首選產(chǎn)品。氣動(dòng)控制截止閥密封比壓持久穩(wěn)定,調(diào)試簡(jiǎn)單,維護(hù)要求低,故障低,可靠性高,失氣失電自動(dòng)保護(hù),快速啟閉,價(jià)格相對(duì)低廉,節(jié)能環(huán)保,因而適用于火電廠疏放水工況。

　　2、閥門及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型

　　氣動(dòng)控制截止閥一般為全開全閉式。從流量特性考慮,截止閥和球閥具有啟閉行程短,速度快,密封可靠,啟閉靜態(tài)力矩小等特點(diǎn),因而兩類產(chǎn)品都得到應(yīng)用。但從可靠性考慮,主流產(chǎn)品仍然是氣動(dòng)截止閥。

　　氣動(dòng)控制裝置的氣缸為定型產(chǎn)品,依作用方式可分單作用和雙作用兩種。單作用產(chǎn)品帶復(fù)位圓柱彈簧,具有失氣自動(dòng)復(fù)位功能,即失氣時(shí)氣缸活塞(或膜片)在彈簧作用下,驅(qū)動(dòng)氣缸推桿回復(fù)到氣缸初始位置(行程的原始位置)。雙作用氣缸無復(fù)位彈簧,推桿進(jìn)退須依靠變換氣缸氣源的進(jìn)出口位置。氣源從活塞上腔進(jìn)時(shí),推桿向下運(yùn)動(dòng)。氣源從活塞下腔進(jìn)時(shí),推桿向上運(yùn)動(dòng)。由于不帶復(fù)位彈簧,雙作用氣缸對(duì)比同徑單作用氣缸具有更大的推力,但不具備自動(dòng)復(fù)位功能。顯然不同的進(jìn)氣位置使推桿有不同的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)氣位置在推桿的背腔時(shí),進(jìn)氣使推桿前進(jìn),這種方式稱為正作用氣缸。反之進(jìn)氣位置在推桿同側(cè)時(shí),進(jìn)氣使推桿后退,這種方式稱反作用氣缸。氣動(dòng)截止閥因?yàn)橐话阈枰獗Ｗo(hù)功能,通常選用單作用氣缸。

　　從分析可知,當(dāng)閥門保護(hù)方式為失氣打開時(shí),必須選擇單作用的正作用氣缸。當(dāng)閥門的保護(hù)方式為失氣關(guān)閉時(shí),必須選擇單作用的反作用氣缸。單作用的正作用氣缸在閥門關(guān)閉時(shí)必須維持持久的穩(wěn)定氣源壓力,對(duì)氣源的穩(wěn)定性和持久性要求較高常閉閥盡可能地避免選擇這種設(shè)計(jì),此結(jié)構(gòu)適用于常開閥。單作用的反作用氣缸適用于常閉閥,但對(duì)于彈簧的要求較高,應(yīng)具有穩(wěn)定持久的彈力。

　　3、氣缸推力計(jì)算

　　除了作用方式的選擇,計(jì)算所選氣缸推力是計(jì)的重要工作,以常見的常閉式氣動(dòng)截止閥(圖2)為例分析。因壓力較高,為盡可能選擇較小的氣缸,采用了上進(jìn)流(倒流)的閥門設(shè)計(jì)方式。為提高密封比壓,采用了錐形密封面。

　　4、出廠試驗(yàn)

　　工廠型式試驗(yàn)是確認(rèn)產(chǎn)品性能的重要依據(jù),通過試驗(yàn)可確認(rèn)閥門的設(shè)計(jì)加工質(zhì)量,承壓能力,啟動(dòng)裝置的動(dòng)作性能,一般應(yīng)進(jìn)行密封試驗(yàn)、殼體試驗(yàn)和動(dòng)作試驗(yàn)。

　　(1)密封試驗(yàn)

　　撤除氣源,讓彈簧復(fù)位至閥門關(guān)閉后,從設(shè)計(jì)流向向閥芯密封面逐步加壓,進(jìn)行承壓密封試驗(yàn),全程分3～4個(gè)壓力階段,分別觀察閥門各階段保壓性能,到最高設(shè)計(jì)壓力的1.1倍壓力為止均應(yīng)無泄漏。以此驗(yàn)證閥門在壓力波動(dòng)時(shí)也能穩(wěn)定密封。

　　(2)殼體試驗(yàn)

　　依公稱壓力的115倍進(jìn)行水壓殼體試驗(yàn),觀察填料部位、中法蘭墊片各處以及殼體全表面應(yīng)無滲漏。

　　(3)動(dòng)作試驗(yàn)

　　閥門關(guān)閉后,將閥門打壓到設(shè)計(jì)壓力,給氣缸通氣(壓力控制0.4～0.45MPa)確認(rèn)能否開啟閥門,能否達(dá)到設(shè)計(jì)行程,到達(dá)設(shè)計(jì)行程后撤除氣源,閥門應(yīng)能自行復(fù)位。此試驗(yàn)至少反復(fù)3次以上。

　　5、附件

　　除閥門和氣缸外,氣動(dòng)截止閥應(yīng)配備電磁閥、行程開關(guān)、調(diào)壓閥(含過濾器、油霧器,即三聯(lián)件)和手動(dòng)裝置等。對(duì)電磁閥一般單作用氣缸選擇二位三通,并按安裝位置確定電磁閥的結(jié)構(gòu)形式。行程開關(guān)可選擇搖臂式,調(diào)整方便。三聯(lián)件用于氣源處理及壓力調(diào)節(jié),如氣源統(tǒng)一處理,可不必單配。手動(dòng)裝置用于輔助強(qiáng)制密封,分為上裝式和側(cè)裝式,配置應(yīng)考慮安裝空間及合同規(guī)定。連接管及管件應(yīng)選擇金屬材料,因介質(zhì)溫度比較高。支架盡可能高一些,使氣缸內(nèi)部橡膠件遠(yuǎn)離熱源,延長內(nèi)部橡膠密封件的使用壽命。

　　6、結(jié)語

　　氣動(dòng)截止閥可廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠疏放水系統(tǒng),控制介質(zhì)的通斷,具有普通手動(dòng)或電動(dòng)截止閥無法比擬的優(yōu)點(diǎn),但由于氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較大,應(yīng)考慮有足夠的閥門安裝空間,因而高壓大口徑閥門的應(yīng)用受到限制。