快关蝶阀液压驱动装置结构与设计

栏目:蝶阀知识 发布时间:2021-12-02

摘要:介绍了快关蝶阀液压驱动装置液压控制及电气控制部分的系列化设计。

关键词快关蝶阀液压执行器系列化设计

1概述

抽汽汽轮机组可以实现热电联供而广泛应用于热电厂的供热系统中,为防止汽轮机抽汽管道蒸汽倒流与冷凝水倒灌,引发汽轮机超速事故,在汽轮机抽汽管道上电动截止蝶阀与止回阀之间需安装快关蝶阀,以瞬间切断管路保护汽轮机安全。由于快关蝶阀的关闭速度快(<1s),输出力大(>100kN),必须使用液压驱动装置,为适应各种型号的阀门,对快关蝶阀液压驱动装置进行了系列化设计。

2结构

快关蝶阀液压驱动装置由液压泵站、控制阀组、蓄能器、快速油缸、电气控制箱等5部分组成(图1),它可以完成蝶阀的慢开、慢关、快关、活动等动作。


图1快关蝶阀液压驱动装置外型(1.电气控制箱2.蓄能器3.液压泵站4.控制阀组5.快速油缸)

2.1液压控制部分

根据快关蝶阀的要求和计算,液压驱动装置的基本参数确定如《表1》。

《表1》液压装置的基本参数 参数 系列1 系列2 油箱容积V/L 50 80 额定流量qm/L*min 2.0 3.0 工作压力p/MPa 13~16 15~18 保压性能 4h压降不大于2MPa 开阀时间 10~30s(0~90°)可调 关阀时间 10~30s(90~0°)可调 快开阀时间 <0.5s(包括缓冲时间小于1s) 过滤精度 10µm 蓄能器预压力py/MPa 8.0±10% 9.0±10% 工作介质 N46~N68号抗磨液压油

液压泵站由电机、联轴器、液压泵、进油过滤器、高压过滤器、油箱等元件组成,其主要作用是供给系统所需的压力油,为蓄能器提供流量和压力,设计时采用了进口高压低噪声的齿轮泵,泵装置采用立式安装和倒置结构的高压过滤器,结构紧凑,又保证了系统油液清洁,以保证各种控制阀能正常动作。为满足不同快关蝶阀的需要,分成2个系列来进行设计。


图2液压控制阀组(1.电磁阀DT32.电磁阀DT23.截止阀AV14.截止阀AV35.截止阀AV26.溢流阀RV7.测压接头MP8.截止阀AV49.压力开关KP210.压力开关KP111.电磁阀DT1)

控制阀组(图2)主要由阀块、溢流阀、单向阀、节流阀、截止阀、电磁阀、压力继电器和压力表等组成,溢流阀RV的作用是设定系统安全压力,截止阀AV1的作用是释放系统压力油回油箱,节流阀AV3的作用是调节系统关阀速度,节流阀AV2的作用是调节系统开阀速度,压力继电器KP2的作用是设定系统油压控制上限点,压力继电器KP1的作用是设定系统油压控制下限点,压力表的作用是显示系统油压,为了减少系统的内泄漏和油泵的启动次数,节省能源,便于维修和安装,选用了进口的螺纹插装阀和优质的二通插装阀。为了满足不同快关蝶阀的需要,阀块分成左阀块、中间阀块和右阀块三部分来进行设计,通过不同的组合应对不同的要求。

蓄能器为蝶阀慢开、慢关、快关及活动等动作时提供能源,蓄能器规格的选择经过了严格的计算,每个系统不同,以满足系统保压和蝶阀快关的要求。蓄能器用的氮气可以看成是理想气体,而快速的膨胀和压缩过程可以看成是绝热的状态变化,所需选用蓄能器总容积的计算公式为:

 

式中:
V0——蓄能器理想总容积,m3
ΔV——蓄能器所需的有效排油量,m3
P0——蓄能器充气压力(绝对压力),Pa
P1——系统最低工作压力(绝对压力),Pa
P2——系统最高工作压力(绝对压力),Pa
K——气体的多变指数(氮气的多变指数K=1.4)


图3快速油缸

快速油缸(图3)是通过齿轮齿条推动蝶阀的执行机构,为保证其运行可靠,油缸密封选用了进口的密封圈,并设置了液压缓冲装置以保护蝶阀,设计了节流装置,按系统要求控制驱动外界负载,直接安装于齿轮齿条传动装置上。为更好地与快关蝶阀连接,快速油缸也做了系列化设计,见《表2》。

《表2》快速油缸的参数 油缸规格型号 d M D1 M1 L1 L2 L3 L D M2 φ40/25×95 66 M20×2 85 M8 80 50 5 250 105 M18×115 φ40/25×126 66 M20×2 85 M8 80 50 5 280 105 M18×115 φ50/28×126 72 M24×2 92 M10 100 65 5 300 112 M22×115 φ50/28×157 72 M24×2 92 M10 100 65 5 350 112 M22×115 φ63/35×157 80 M30×2 100 M10 110 70 10 380 120 M33×2 φ63/35×189 80 M30×2 100 M10 110 70 10 420 120 M33×2 φ80/45×189 90 M42×2 110 M12 120 80 10 440 135 M42×2 φ80/45×220 90 M42×2 110 M12 120 80 10 480 135 M42×2

2.2电气控制部分

根据液压控制部分的要求,确定电气控制系统的参数,见《表3》。

《表3》电气控制系统的基本参数 参数 系列1 系列2 电机功率P/kW 1.1 1.5 开关电源 60W 控制电压 DC24V 电源进线 三相四线制AC380V/AC220V±10%,2kW 控制电源 AC220V±10%

快关蝶阀液压驱动装置电控系统采用自行设计的专用集成印刷线路板,经严格测试证明该线路板调节方便,性能稳定,质量可靠。电控箱由开关电源、交流接触器、热继电器、断路器、线路板和接线端子等组成。电气控制分普通继电器控制箱和PLC型电控箱两种。

3型号编制

电液控制驱动装置的型号由9个单元组成,用来表明装置的代号、阀门公称通径、阀门公称压力、储能形式、快关动作形式、带手动动作、带油源系统、电气选项和产品版本号。装置型号的9个单元按下列顺序排列:

①产品代号——HGKG,电液控快速关断蝶阀电液控制驱动装置;

②阀门公称通径——DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN550、DN600、DN650、DN700、DN750、DN800、DN900、DN1000、DN1.00、DN1200、DN1300、DN1400、DN1500、DN1600、DN1800、DN2000;

③阀门公称压力——PN6、PN10、PN16、PN20、PN25、PN40、PN50、PN63.3;

④储能形式——X为蓄能器型(默认选项),T为弹簧型;

⑤快关动作形式——E为得电动作型(默认选项),D为失电动作型;

⑥带手动动作——S(蓄能器型用);

⑦带油源系统——P(弹簧型用);

⑧电气选项——PT为普通继电器控制型(默认选项),XD为PLC控制型;

⑨产品版本号——2X,3X;

举例:HGKG-450/06-X-E-S/P-PT-2X

4结语

快关蝶阀电液控制驱动装置经过多次优化设计后,既能实现远程控制,又能实现本地控制箱操作面板控制。通过选用进口高压低噪声的齿轮泵、高压大流量的逻辑阀、结构紧凑的螺纹插装阀和专用的控制线路板,快关速度可达到0.3s,且运行稳定可靠。

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