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杭州球墨鑄鐵蝶閥工程專用氣動蝶閥在使用中閥門關(guān)閉死

概述 氣動式密封蝶閥因其執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單、耐用,量小且推力大、速度快,易于控制,其蝶閥體積小、密封性能好、起動力矩小等特點而廣泛應(yīng)用在空分設(shè)備換熱器切換和水處理過濾器反洗控制中。氣動蝶閥一般采用單電控或雙電控二位四通電 磁閥控制,而電磁閥接受可編程序控制器或手動遙控,當改變時,其氣動輸出改變,從而使氣缸受力方向改變,帶動氣動蝶閥開啟或閉合。圖1是

控制原理圖。 圖1 氣動蝶閥控制原理圖 可編程序控制器(或遙控按鈕、旋鈕)、電傳輸線路、電磁閥、氣源、氣傳輸管路、氣動執(zhí)行器、蝶閥本身都可能引起蝶閥打不開或關(guān)不上的故障。從使用中發(fā)現(xiàn),PLC故障率很低,線路管路的故障易于判斷和發(fā)現(xiàn)。 本文以某空分換熱器切換應(yīng)用的氣動蝶閥為例,對較難查找的電磁閥和蝶閥的故障原因進行

分析。

2 電磁閥原理和故障原因 圖2 二位四通電磁閥原理圖 這是種單電控二位四通電磁閥,見圖2。它是由一個二位三通電磁先導閥和一個二位四通氣控滑閥 組成。這種結(jié)構(gòu)不會因滑閥卡住過載而燒毀線圈,消耗功率小。氣源壓力經(jīng)可調(diào)節(jié)流一路常接到氣室2,而另一路經(jīng)先導閥控制,接到氣室1。當先導閥線圈失電時,先導閥1～2相通,3路切斷。氣源壓力分別作用到滑閥組和控制上。由于滑閥較控制有效面積大,則產(chǎn)生向左的推力。即: Fz=P?(Sh-Sk) 式中:FZ——向左推力; P——氣源壓力,正常時為0.5MPa;Sh——滑閥有效面積; Sh= P4 ?D2 h;Dh——滑閥直徑為0.025m;則Sh=0.00049m2 。SK——控制有效面積;SK= P 4 ?D2K;DK——控制直徑,為0.016m;則SK=0.0002m2。 ? 29? 2000年第4期 總第80期 冶金動力METALLURGICALPOWER

可得FZ=145N。 從而使滑閥向左運動,于是氣源與B相通,B口有輸出,而輸出口A與R相通,放空。當線圈得電時,先導閥1～2路切斷,而2～3路相通,氣室1的壓力放空,向左的推力為零,而向右的推力為FK。 FK=SK?P=100N。 此時滑閥向右運行,從而使PA相通,A口有輸出,而BS相通,放空。A口和B口分別接到氣動式蝶閥的上、下氣缸,上氣缸有時蝶閥打開,下氣缸有時蝶閥關(guān)閉。電磁閥故障率較高,多半是電轉(zhuǎn)換后,滑閥不。滑閥不除電氣原因外,氣源壓力過低(推動力減小),滑閥阻力過大(干澀、有臟污等)也能造成。另一個原因是先導閥、活動鐵芯下密封墊損壞,上密封墊過低或彈簧失靈等使先導閥不能導向。 3 蝶閥的結(jié)構(gòu)、受力分析及故障原因氣動式軟密封蝶閥,由氣動執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。執(zhí)行器主要由雙向作用氣缸,單、桿、氣缸底、氣缸蓋和密封環(huán),傳動連桿機構(gòu)等組成。蝶閥結(jié)構(gòu)圖見圖3

。 圖3 蝶閥結(jié)構(gòu)圖

蝶閥主要由閥座、翻板、驅(qū)動軸、端頭軸、嵌在閥 座上的軟密封件O型環(huán)、軸套、自的軸襯、V型環(huán)、片狀連接桿、閥位指示器和輔助裝置磁性開關(guān)等組成。執(zhí)行器接受由電磁閥來的氣動,產(chǎn)生驅(qū)動力,用以克服制動力矩使翻板打開或關(guān)閉,從而完成調(diào)節(jié)流量的作用。制動力矩包括: Mz——軸襯和軸造成的力矩;Mj——翻板在壓力降作用下形成的靜力矩;Mb——翻板與軟密封件形成的力矩;Mf——翻板將氣流分割成兩部分而引起的反轉(zhuǎn)力矩。 Mz、Mj、Mb的值均發(fā)生在蝶閥欲開啟瞬間。Mf的值則發(fā)生在打開蝶閥約17°時。在關(guān)閉狀態(tài)下,流速和反轉(zhuǎn)力矩均為零,蝶閥多次發(fā)生故障 均是打不開,現(xiàn)以關(guān)閉后欲開啟狀態(tài)進行分析。3.1 執(zhí)行器有效驅(qū)動力矩 MX= P 4 ?DS?G?P?L式中:DS——直徑為0.18m; G——及傳動機構(gòu)總效率,取G=0.81; P——壓力,正常時為0.5MPa; L——力臂。在關(guān)閉狀態(tài)下,桿與蝶閥軸不是垂直的,經(jīng)計算或?qū)崪y可得L=0.07m;則MX=721.41N3.2 軸力矩 MZ=T?DZ Z 式中:T——軸與軸襯,密封環(huán)的力; Dz——軸直徑,為0.05m。從結(jié)構(gòu)圖上可以看出,驅(qū)動軸和端頭軸與軸的有4個軸襯和兩個V型環(huán),還有在保護罩蓋上的V型環(huán)。 3.2.1 四個軸襯的力 FC=4×PDZ?h?PX?L式中:h——軸襯長度,為0.045m; PX——軸對軸襯的壓力,取其值與工作壓力相等,為0.25MPa; L——軸與軸襯的系數(shù),取0.2; 則FC=1413N3.2.2 三個密封環(huán)的力 Fh=U?DZ?S?Pg×3 式中:U——與密封填料幾何尺寸、摩察系數(shù)、工作壓力等有關(guān)的系數(shù),查表可得U=1.14; S——填料的厚度,為0.005m;Pg——工作壓力,為0.25MPa; ? 30?冶金動力 METALLURGICALPOWER 2000年第4期 總第80期

則Fh=213.6N T=Fc+Fh=1626.6NMZ=81.33Nm 3.3.3 翻板與軟密封件的力矩 為了在額定差壓下,蝶閥關(guān)閉后無泄漏,閥座上的軟密封件對翻板必須保持一定的壓力,其比壓按下式計算。 Pb= 3+0.4Pg

b 式中:Pb——比壓值,密封件與翻板面單位面 積上的壓力; Pg——工作壓力(設(shè)計值為0.8MPa); b——面寬度,為0.0025m;則Pb=1.24MPa密封件與翻板的力:Fm=P?Dm?b?Pb?L 式中:Dm——密封面平均直徑,為0.3875m; L——密封件與翻板的系數(shù)則Fm=1433.33N 翻板外圓為錐形,其錐形角2U=30°則力的徑向分量為:Fmj=Fm?cos15°=1384.49N而Mb=Fmjhb 式中:hb——翻板密封線到軸中心線的距離,為0.05m; 則Mb=69.22Nm。 3.4 壓力降形成的靜力矩 Mj=P

4 ?DN?$P?L?hZ 式中:D——蝶閥公稱通徑,DN=0.4m; $P——工作壓差正常時為0.25MPa; L——軸與軸套、V型環(huán)的系數(shù),取0.2;hz——靜壓作用到軸中心線的距離,為0.0675m; 則Mj=211.85Nm 總的制動力矩為:MZ+Mb+Mj=362.5Nm可見,正常時制動力矩比驅(qū)動力矩小得多,應(yīng)能很快地打開。3.5 反轉(zhuǎn)力矩 Mf=N?$P?DN 式中:N——蝶閥反轉(zhuǎn)系數(shù)。根據(jù)在額定差壓下蝶閥仍可正常,得出額定狀態(tài)下反轉(zhuǎn)系數(shù); NN=MX DN?$P

N =0.014

在工作壓差為0.

25MPa時,其反轉(zhuǎn)力矩為: Mf=225.28Nm 前面已經(jīng)提到,Mf值發(fā)生在蝶閥開啟17°時,此時其他制動力矩,特別是靜力矩已大大減小。但是,即使值同時發(fā)生,其總的制動力矩: MZ+Mb+Mj+Mf=587.78Nm 較之驅(qū)動力矩721.41Nm也小得多,完全可以正常開啟。那么,什么原因造成蝶閥打不開呢?從以上分析中可見,一是驅(qū)動力矩減小,二是制動力矩加大,造成制動力矩大于驅(qū)動力矩。3.6 驅(qū)動力矩減小原因 3.6.1 上氣缸氣壓過低:這會由于氣源壓力過低、電磁閥接頭漏氣、電磁滑閥竄氣、執(zhí)行器環(huán)磨損上、下氣缸竄氣等造成。 3.6.2 及傳動機構(gòu)效率:氣缸不良,損失增大,傳動機構(gòu)卡澀或機件出現(xiàn)故障等。3.7 制動力矩加大原因 3.7.1 軸與軸襯的系數(shù)增大:自軸襯長期使用摩損,面磨光,面不平。 3.7.2 V型環(huán)與軸之間阻力增大(由于摩毛系數(shù)變大)。 3.7.3 軟密封件與翻板面變大,表面粘有灰塵、污物,阻力變大。 3.7.4 長期磨損使防塵環(huán)磨松,V型環(huán)磨大,灰塵、雜質(zhì)、冷凝水軸襯,天冷時結(jié)冰,阻力加大。 4 防范措施無論是空分設(shè)備中,還是水處理中,氣動式蝶閥均起著重要作用,雖然其故障率很低,但也應(yīng)防范其發(fā)生。 (1)氣源應(yīng)采用經(jīng)干燥器、過濾器處理后的干凈空氣或。單設(shè)儲氣罐。我們曾遇到氣動蝶閥氣源與反洗空氣共用一個氣罐,因氣源壓力偶然,污水過濾器中的水儲氣罐,再送到蝶閥氣缸中,使氣缸內(nèi)積水銹蝕而無法的事故。一般氣動蝶閥都安裝在露天或無保溫措施的廠房內(nèi),冬天溫度經(jīng)常在零度以下,一旦氣源中含水,只要在電磁閥內(nèi)或氣缸內(nèi)少許結(jié)冰,就會使蝶閥失靈。因而對于氣源要經(jīng)常排水,為了電磁滑閥和氣缸的靈活,在每個氣動蝶閥管路上應(yīng)加裝油霧氣。 (2)制定嚴格的定期制度,每兩年應(yīng)對電磁閥、執(zhí)行器和蝶閥進行檢查,應(yīng)清洗相關(guān)部件并加脂,更換易損件,如密封件、V型環(huán)等。 (3)對傳動機構(gòu)連軸節(jié)等處加油1次/年。直至沒有臟色13、運行中的閥門距離注脂口近的出脂孔先出脂比上年同期增長了44其浮子的開口向下一些中高端泵閥產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)化valve　適用于公稱通徑較大的節(jié)流閥6-04各生產(chǎn)廠可按自己的情況制訂出編號杭州球墨鑄鐵蝶閥工程專用