气动球阀管路设计及在订单中的应用

2021-12-21 10:09:15 1

一、气动球阀管路设计

球阀为单回转90°的开关阀门,气动执行器(气动头)在气源压力的作用下,推动活塞运动,带动阀门实现开关动作。气动阀门使用的气源压力一般为0.3~0.8MPa,一般配置以下元件,过滤减压阀、电磁阀、限位开关、气动头和其他元件。按照发生故障时,阀门的动作形式,将气动阀门分为两大类,单作用和双作用球阀。

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图 1 双作用气动球阀工作原理图(1.气动头 2.电磁阀 3.过滤减压阀 4.气源)

图 1 为一套双作用气动球阀的工作原理图,压缩空气(气源)首先经过过滤减压阀,清除其中含有的水分、油分以及固体粉尘颗粒,并调节系统压力至设定值,以提供稳定的气源压力。然后,气体流入电磁阀进气口a,从气口b流入到气动头,推动活塞动作,排气通道为 d~E,线圈得电以后,电磁阀换向,气体从气口d流入到气动头,推动活塞向相反方向动作,排气通道为b~c。

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图 2 单作用气动球阀工作原理图(1.气动头 2.电磁阀 3.过滤减压阀 4.气源)

图 2 为一套单作用气动球阀的工作原理图,同前,压缩空气首先通过过滤减压阀,电磁阀线圈得电时,气体流入电磁阀进气口a口,从气口b流入到气动头,推动活塞动作,同时气动头内弹簧被压缩,当发生故障时(失气或者失电),电磁阀恢复弹簧位,气源被阻断,气动头弹簧释放压缩力,推动活塞向相反方向运动,排气通道为b~c,可将阀门停留在设定的开启或者关闭位置,防止发生事故。

二、气动球阀常见需求以及解决方案

为满足不同类型的管道系统,需选择对应的管路系统,《表 1》为常见气动元件的选型原则。

《表 1》 气动元件的选型原则
序号 要求 解决方案
1 普通型,发生故障时,阀门保位 双作用气动头、过滤减压阀、电磁阀、限位开关(通过电磁阀与气动头的不同连接,可实现断电状态下,阀门的开启/关闭要求)
2 普通型,故障位置开/故障位置关 单作用气动头、过滤减压阀、电磁阀、限位开关
3 符合 NAMUR 结构标准 选用符合 NAMUR 接口的气动头、电磁阀、限位开关
4 手动操作功能 配气动手轮或者液压手动泵等
5 电磁阀带手动操作 选用带手动功能的电磁阀
6 阀门快速开启/关闭 选用大流量的过滤减压阀、电磁阀,加大钢管直径,在气动头出气口增加快排阀1以及电磁阀控制大口径气控阀等
7 阀门开关时可调 增加调节阀(针阀)或者阻尼器
8 现场无电源或禁电 将电磁阀换成气控阀
9 现场防爆、防水、防腐蚀等 选用相应等级的气动头、电磁阀、限位开关、连接件等
10 阀门/关度可调 选用定位器代替电磁阀、限位开关
11 双作用气缸实现单作用功能 增加气罐、气控阀等元件
12 现场禁铜 不选用含铜的气动元件,如铜管、铜管接头、铜电磁阀
13 增加电磁阀可靠性 选用两个或者更多电磁阀控制

三、气动元件选型

1. 气动头选型

选择气动头时,首先确定是单作用气动头还是双作用气动头,然后,根据阀门工况、气源压力等参数,选用符合输出扭矩要求的气动头。

举例说明气动头的选型过程:选择球阀16×14BS15J,实际压力19.5MPa气动头选型为:爱默生(EMERSON),单作用,故障位置关,气源压力0.55MPa。

查《球阀扭矩表》,可得数据,见《表 2》。

取安全系数为1.4,则阀门各位置的扭矩值见《表 3》。

根据EMERSON产品样本,选择气动头型号为G7028-SR4-CW,由《表 3》可见,各扭矩值均大于阀门相应位置的扭矩值,符合要求。

《表 2》 球阀扭矩数据
智能扭矩计算 全压下的计算扭矩 / N·m 实际压力 / MPa 实际压力下的计算扭矩 / N·m
口径 / in 磅级 / Lb
14 1500 21000 19.5 16058.82
《表 3》 扭矩值
阀门位置 VBTO VRTO VETO VBTC VRTC VETC
执行器位置 ABTO ARTO AETO ABTC ARTC AETC
16×14BS15J 22484 13490 16863 20236 13490 20236
G7028-SR4-CW 42955 18558 28223 34732 14578 21404
 

2. 电磁阀选型

电磁阀选型的时候,要注意电磁阀的特征参数是否满足需要,如压力范围、流通介质、工作温度、流通系数、电压、防爆要求以及其他功能等。

3. 过滤减压阀选型

过滤减压阀选型的时候,要注意过滤减压阀的压力范围、流通介质、工作温度、排水装置(自排、手排)及滤芯精度等。

4. 限位开关选型

限位开关选型的时候,要注意反馈方式(机械式、感应式)、位置指示的颜色是否符合要求,以及是否符合相应的防爆等级等。

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