球閥由全開(kāi)到全關(guān),閥桿的旋轉角度為90%,球閥要設機械限位。球閥的開(kāi)啟位置和關(guān)閉位置都應按閥桿旋轉角度來(lái)確定的,故球閥是按行程定位的。
第一節 電動(dòng)裝置的分類(lèi)
與其他閥門(mén)驅動(dòng)裝置相比,電動(dòng)驅動(dòng)裝置具有動(dòng)力源廣泛,操作迅速、方便等特點(diǎn),并且容易滿(mǎn)足各種控制要求。所以,在閥門(mén)驅動(dòng)裝置中,電動(dòng)裝置占主導地位。
閥門(mén)電動(dòng)裝置按輸出方式分為多回轉型(Z型)和部分回轉型(Q型)兩種,前者用于升降桿類(lèi)閥門(mén),包括:閘閥、截止閥、節流閥、隔膜閥等;后者用于回轉桿類(lèi)閥門(mén),包括球閥、旋塞閥、蝶閥等,通常在90%范圍內啟閉。
閥門(mén)電動(dòng)裝置按防護類(lèi)型分為普通型和特殊防護型兩大類(lèi)。
普通型電動(dòng)裝置的使用環(huán)境如下:(1)環(huán)境溫度-25-40℃;(2)環(huán)境相對濕度≤90%.(25℃時(shí));(3)海拔≤1000m;(4)工作環(huán)境要求不含有腐蝕性、易燃、易爆的介質(zhì)。
如閥門(mén)的工作環(huán)境條件超過(guò)普通型電動(dòng)裝置所具有的能力時(shí),需采用特殊防護型產(chǎn)品。這類(lèi)產(chǎn)品根據其所處工作環(huán)境而具有多種型式。
第二節 型號編制方法閥門(mén)電動(dòng)裝置的型號
編制方法如下:代號說(shuō)明:1—以漢語(yǔ)拼音字母表示電動(dòng)裝置的類(lèi)型,Z為多回轉型,Q部分回轉型;2—以數字表示電動(dòng)裝置額定輸出力矩(N.m):3—以數字表示電動(dòng)裝置額定輸出轉速(r/min)或開(kāi)關(guān)旋轉90℃。的額定輸出時(shí)間(s/ 90℃);4—輸出軸最大轉圈數(部分回轉型不注);5—防護型式(普通型不注)。
如Z10-18/80B 表示輸出力矩100 N.m、(10kgf.m)、輸出轉速18r/min,最大輸出轉圈數為80的防爆型多回轉的閥門(mén)電動(dòng)裝置。
第三節 電動(dòng)裝置的選擇及安裝連接方式
操作力矩操作力矩是選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置的最主要參數。電動(dòng)裝置的輸出力矩應大于閥門(mén)操作過(guò)程中所需的最大力矩,一般前者應等于后者的1.2-1.5倍。因此,準確地掌握閥門(mén)所需的力矩是選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置的關(guān)鍵。然而,由于實(shí)際情況的復雜性,計算所得到的閥門(mén)力矩,誤差往往都比較大;采用試驗方法實(shí)測閥門(mén)的最大操作力矩時(shí),又受到試驗系統條件和設備的限制,也受到閥門(mén)本身結構形式多樣性的限制,很難取得典型的數據。
從目前情況來(lái)看,可以采用計算或實(shí)測的方法取得近似結果,然后,在選用電動(dòng)裝置時(shí)留有適當的裕度。
以下定性地介紹各類(lèi)閥門(mén)的操作力矩。
(一)閘閥的操作特性楔式閘閥操作力矩特性:當閥門(mén)的開(kāi)度在10%以上時(shí),閥門(mén)的軸向力,即閥門(mén)的操作力矩的變化不大。當閥門(mén)的開(kāi)度低于10%時(shí),由于流體的節流,使閘閥的前后壓差增大。
這個(gè)壓差作用在閘板上,使閥桿需要較大的軸向力才能帶動(dòng)閘板,所以在此范圍內,閥門(mén)操作力矩的變化比較大。圖中,實(shí)線(xiàn)表示剛性閘板閘閥操作力矩特性;虛線(xiàn)表示彈性閘板的閘閥操作力矩特性。從曲線(xiàn)看出,彈性閘板的閘閥,在接近關(guān)閉時(shí)所需的操作力矩比剛性閘板的要大些。
閘板關(guān)閉時(shí),由于密封面的密封方式不同,會(huì )產(chǎn)生不同的情況。對于自動(dòng)密封閘閥(包括平板閘閥),在閥關(guān)閉時(shí),閘板的密封面恰好對正閥座密封面,即是閥門(mén)的全關(guān)位置。但此位置在閥門(mén)運行條件下是無(wú)法監視的,因此在實(shí)際使用時(shí)是將閥門(mén)關(guān)至下止點(diǎn)的位置作為閘閥全關(guān)位置。由此可見(jiàn),自動(dòng)密封的閥門(mén)全關(guān)位置是按閘板的位置( 即行程)來(lái)確定的。對于強制密封的閘閥,閥門(mén)關(guān)閉時(shí)必須使閘板向閥座施加壓力。此壓力可以保證閘板和閥座之間的密封面嚴格地密封,是強制密封閥門(mén)的密封力。這個(gè)密封力由于閥桿螺紋的自鎖將會(huì )繼續作用。顯然,為了向閘板提供密封力,閥桿螺母傳遞的力矩比閥門(mén)操作過(guò)程中的力矩大。由此可見(jiàn),對于強制密封的閘閥,閥門(mén)的全關(guān)位置是按閥桿螺母所受的力矩大小來(lái)確定的。
閥門(mén)關(guān)閉后,由于介質(zhì)或環(huán)境溫度的變化,閥門(mén)部件的熱膨脹會(huì )使閘板和閥座之間的壓力變大,反映到閥桿螺母上,就為再次開(kāi)啟閥門(mén)帶來(lái)困難。所以,開(kāi)啟閥門(mén)所需的力矩比關(guān)閉閥門(mén)所需的力矩大。此外,對于一對互相接觸的密封面來(lái)說(shuō),它們之間的靜摩擦系數也比動(dòng)摩擦系數大,要使它們從靜止狀態(tài)產(chǎn)生相對運動(dòng)時(shí),同樣需施加較大的力以克服靜摩擦力;由于溫度變化,使密封面間的壓力變大,需要克服的靜摩擦力也隨之變大,從而使開(kāi)啟閥門(mén)時(shí),對閥桿螺母上需施加的力矩有時(shí)會(huì )增大很多。
(二)截止閥的操作特性截止閥的操作力矩特性: 介質(zhì)由閥門(mén)下部進(jìn)入閥門(mén)內腔的關(guān)閥操作力矩特性。在閥門(mén)由全開(kāi)位置開(kāi)始關(guān)閉的階段,隨著(zhù)閥瓣的下降# 流體在閥瓣前后造成壓差,以阻止閥瓣下降,而且這個(gè)阻力隨閥瓣下降而迅速增加。當閥門(mén)全關(guān)時(shí),閥瓣前后壓差等于介質(zhì)工作壓力,這時(shí)阻力最大。再加以強制的密封力,使閥門(mén)關(guān)閉瞬間的操作力增加很快。在閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中,由于介質(zhì)壓力或閥瓣前后壓差造成的推力都是幫助開(kāi)啟閥門(mén)的,所以開(kāi)閥特性曲線(xiàn)的形狀與圖中曲線(xiàn)相似,但位于圖中曲線(xiàn)的下方。應該指出的是,在開(kāi)閥的瞬間的力矩有可能超過(guò)關(guān)閥時(shí)的力矩,因為此時(shí)要克服較大的靜摩擦力。
截止閥開(kāi)啟時(shí),閥瓣的開(kāi)啟高度達到閥門(mén)公稱(chēng)直徑的$‘( % &)( 時(shí),流量即已達到最大,即表明閥門(mén)已達到全開(kāi)位置,所以截止閥的全開(kāi)位置應由閥瓣行程來(lái)確定。截止閥關(guān)閉時(shí)的情況和關(guān)嚴后再次開(kāi)啟的情況與強制密封式的閘閥相似,因此,閥門(mén)的關(guān)閉位置應按操作力矩增加到規定值來(lái)確定。
(三)蝶閥的操作特性蝶閥的操作特性: 蝶閥的操作力矩特性曲線(xiàn)是中間高、兩端低。
造成這現象的原因是,蝶閥在中間位置時(shí),流體受蝶板的阻礙,繞過(guò)蝶板流動(dòng),會(huì )在蝶板兩側形成旋流,對蝶板形成一流水力矩,此力矩是迫使蝶板關(guān)閉的。隨著(zhù)蝶板的開(kāi)啟或關(guān)閉,流體在蝶板兩側造成的旋流的影響越來(lái)越小,直到旋流消失,這時(shí)蝶板受到的阻力也越來(lái)越小,因此形成中間高、兩端低的特性曲線(xiàn)。至于閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中的操作力矩比關(guān)閉過(guò)程中的大,其原因則是由于流體對蝶板造成的動(dòng)水力矩始終是向著(zhù)關(guān)閥方向的。
非密封型蝶閥的最大操作力矩出現在中間位置,而密封型蝶閥的最大操作力矩出現在閥門(mén)關(guān)閉時(shí),這是因為要附加上強制密封力矩的緣故。
蝶閥的閥桿只作旋轉運動(dòng),它的蝶板和閥桿本身是沒(méi)有自鎖能力的。為了使蝶板定位(停止在指定位置上),一種辦法是在閥桿上附加一個(gè)具有自鎖能力的減速器,在附加蝸輪減速器之后,可以使角位移增加到幾十圈,而操作力矩卻相應降低,這樣可以使蝶閥的某些操作性能(如總轉圈數和操作力矩)與其他閥門(mén)接近,便于配用電動(dòng)裝置。
對于強制性密封的蝶閥,它的關(guān)閉位置應該按操作力矩升高到規定值來(lái)確定。
(四)球閥的操作特性球閥的操作力矩特性: 球閥的操作力矩特性曲線(xiàn)與蝶閥的很相似,其原因也是由于流體在球體中流向改變時(shí)造成旋流的影響。旋流的影響隨閥門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉逐漸減小。
球閥由全開(kāi)到全關(guān),閥桿的旋轉角度為90%,球閥要設機械限位。球閥的開(kāi)啟位置和關(guān)閉位置都應按閥桿旋轉角度來(lái)確定的,故球閥是按行程定位的。