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        上海滬工閥門廠(集團)有限公司

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        滬工閥門

        上海滬工閥門廠(集團)有限公司

        摘要:簡單地介紹了氣動球閥管路設計,氣動球閥常見需求、解決方案以及氣動元件選型計算。

        關鏈詞氣動球閥管路設計

        一、氣動球閥管路設計

        球閥為單回轉 90° 的開關閥門,氣動執行器(氣動頭)在氣源壓力的作用下,推動活塞運動,帶動閥門實現開關動作。氣動閥門使用的氣源壓力一般為 0.3~0.8MPa,一般配置以下元件,過濾減壓閥、電磁閥、限位開關、氣動頭和其他元件。按照發生故障時,閥門的動作形式,將氣動閥門分為兩大類,單作用和雙作用球閥。

        雙作用氣動球閥工作原理圖(圖 1)
        圖 1 雙作用氣動球閥工作原理圖(1.氣動頭 2.電磁閥 3.過濾減壓閥 4.氣源)

        圖 1 為一套雙作用氣動球閥的工作原理圖,壓縮空氣(氣源)首先經過過濾減壓閥,清除其中含有的水分、油分以及固體粉塵顆粒,并調節系統壓力至設定值,以提供穩定的氣源壓力。然后,氣體流入電磁閥進氣口 a,從氣口 b 流入到氣動頭,推動活塞動作,排氣通道為 d~E,線圈得電以后,電磁閥換向,氣體從氣口 d 流入到氣動頭,推動活塞向相反方向動作,排氣通道為 b~c。

        單作用氣動球閥工作原理圖(圖 2)
        圖 2 單作用氣動球閥工作原理圖(1.氣動頭 2.電磁閥 3.過濾減壓閥 4.氣源)

        圖 2 為一套單作用氣動球閥的工作原理圖,同前,壓縮空氣首先通過過濾減壓閥,電磁閥線圈得電時,氣體流入電磁閥進氣口 a 口,從氣口 b 流入到氣動頭,推動活塞動作,同時氣動頭內彈簧被壓縮,當發生故障時(失氣或者失電),電磁閥恢復彈簧位,氣源被阻斷,氣動頭彈簧釋放壓縮力,推動活塞向相反方向運動,排氣通道為 b~c,可將閥門停留在設定的開啟或者關閉位置,防止發生事故。

        二、氣動球閥常見需求以及解決方案

        為滿足不同類型的管道系統,需選擇對應的管路系統,《表 1》為常見氣動元件的選型原則。

        《表 1》 氣動元件的選型原則
        序號 要求 解決方案
        1 普通型,發生故障時,閥門保位 雙作用氣動頭、過濾減壓閥、電磁閥、限位開關(通過電磁閥與氣動頭的不同連接,可實現斷電狀態下,閥門的開啟/關閉要求)
        2 普通型,故障位置開/故障位置關 單作用氣動頭、過濾減壓閥、電磁閥、限位開關
        3 符合 NAMUR 結構標準 選用符合 NAMUR 接口的氣動頭、電磁閥、限位開關
        4 手動操作功能 配氣動手輪或者液壓手動泵等
        5 電磁閥帶手動操作 選用帶手動功能的電磁閥
        6 閥門快速開啟/關閉 選用大流量的過濾減壓閥、電磁閥,加大鋼管直徑,在氣動頭出氣口增加快排閥1以及電磁閥控制大口徑氣控閥等
        7 閥門開關時可調 增加調節閥(針閥)或者阻尼器
        8 現場無電源或禁電 將電磁閥換成氣控閥
        9 現場防爆、防水、防腐蝕等 選用相應等級的氣動頭、電磁閥、限位開關、連接件等
        10 閥門/關度可調 選用定位器代替電磁閥、限位開關
        11 雙作用氣缸實現單作用功能 增加氣罐、氣控閥等元件
        12 現場禁銅 不選用含銅的氣動元件,如銅管、銅管接頭、銅電磁閥
        13 增加電磁閥可靠性 選用兩個或者更多電磁閥控制

        三、氣動元件選型

        1. 氣動頭選型

        選擇氣動頭時,首先確定是單作用氣動頭還是雙作用氣動頭,然后,根據閥門工況、氣源壓力等參數,選用符合輸出扭矩要求的氣動頭。

        舉例說明氣動頭的選型過程:選擇球閥 16×14BS15J,實際壓力 19.5MPa;氣動頭選型為:愛默生(EMERSON),單作用,故障位置關,氣源壓力 0.55MPa。

        查《球閥扭矩表》,可得數據,見《表 2》。

        取安全系數為 1.4,則閥門各位置的扭矩值見《表 3》。

        根據 EMERSON 產品樣本,選擇氣動頭型號為 G7028-SR4-CW,由《表 3》可見,各扭矩值均大于閥門相應位置的扭矩值,符合要求。

        《表 2》 球閥扭矩數據
        智能扭矩計算 全壓下的計算扭矩 / N·m 實際壓力 / MPa 實際壓力下的計算扭矩 / N·m
        口徑 / in 磅級 / Lb
        14 1500 21000 19.5 16058.82
        《表 3》 扭矩值
        閥門位置 VBTO VRTO VETO VBTC VRTC VETC
        執行器位置 ABTO ARTO AETO ABTC ARTC AETC
        16×14BS15J 22484 13490 16863 20236 13490 20236
        G7028-SR4-CW 42955 18558 28223 34732 14578 21404

        2. 電磁閥選型

        電磁閥選型的時候,要注意電磁閥的特征參數是否滿足需要,如壓力范圍、流通介質、工作溫度、流通系數、電壓、防爆要求以及其他功能等。

        3. 過濾減壓閥選型

        過濾減壓閥選型的時候,要注意過濾減壓閥的壓力范圍、流通介質、工作溫度、排水裝置(自排、手排)及濾芯精度等。

        4. 限位開關選型

        限位開關選型的時候,要注意反饋方式(機械式、感應式)、位置指示的顏色是否符合要求,以及是否符合相應的防爆等級等。


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