气液联动快关阀 上海索德自控设备有限公司供应

1 方案设计依据和原则

1.1 方案设计依据

   气动快关蝶阀主要由蝶阀和气动执行器两部分组成，用于控制管路的通断。气动快关蝶阀系统样机研制任务根据如下文件提出：

1）  《可靠性保证大钢》；

2）  《安全性保证大钢》；

3）  《维修性保证大钢》。

1.2 方案设计原则

1.2.1 可靠性原则

优先采用成熟性、稳定性优良的技术，在现有成熟产品的基础上尽量避免进行过多的改动或变动以提高产品的可靠性。产品设计时充分考虑人机适应性，避免人为操作失误，而影响产品的可靠性。来提高人对产品的使用的可靠性。

1.2.2 安全性原则

充分考虑产品工作过程中可能发生的故障，把安全性设计放在设备设计的更重要位置。应确保单一失效或操作失误不对产品造成重大的危险。

1.2.3 “四化”原则

    在实际设计中充公落实模块化、系列化、标准化、通用化的设计思路。最大限度地采用标准件，通用件，减少单一零部件的生产种类，简化生产工艺，简化维修过程，提高产品的互换和可维修性。

1.2.4 低成本原则

优先选用民用市场上的主流产品，优先选用通用化、标准化的零部件、元器件，减少外购件和标准件种类规格，降低研制成本。

2 主要设计指标

   任务书规定的快速响应蝶阀系统是0.5S快速关闭蝶阀。具体参数要求见表1（暂定）、表中所列打开关闭时间指气动控制时的打开关闭时间。

表1快速关闭蝶阀系统参数

   在方案研制过程中，对快速响应蝶阀系统开展了方案设计，对方案的可行性进行了认证，完成了产品的市场调研、阀门和执行器选型、复核验算等工作。为初阶段样品的方案选择、研制、生产提供情报了依据。

3 主要技术途径

3.1 阀门系统方案设计

3.1.1 阀门的选择

管路中常用的启闭阀门主要有闸阀、球阀、截止阀、蝶阀等。其中球阀、截止阀主要用于口径较小的管路，闸阀、蝶阀适应症较强，可用于大口径的管路。

闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀只能做全开和全关，不能作流量调节和节流。闸阀密封性好，流阻损失小，但其动作时间长（DN350气动闸阀动作时间需25S以上），外形尺寸大，难以满足喷水系统快速响应要求。

蝶阀主要应用于大口径、流阻损失要求不高、需要快速动作等场合，比较接近快速响应阀门的参数要求，根据蝶阀结构形式可分为中线蝶阀，单偏心蝶阀、双偏心蝶阀、三偏心蝶阀。

3.1.2 特殊的设计验算

用三维软件进行整体结构设计，设计后对各个零部件采用分析软件进行静力分析，分析出各零件的应力、应变、位移、变形并形成报告。进行整体装配，采用CFD流体分析软件进行动态工况仿真模拟，进行动力分析，分析出各零件的应力、应变、位移、变形并形成报告。和计算结果进行比较，来保证设计的产品符合各种特殊工况的要求。

3.2 执行器的选择

   执行器分为电动、气动、液动三种。电动输出力矩稳定，信号反应时间快，价格便宜，在大扭矩场合容易发生电机过载烧坏的情况，用于大口径蝶阀时开启关闭时间大于30s且很难缩短；液压传动机构输出力矩大，传动平稳、开启关闭迅速、外形尺寸庞大，维护、维修困难，价格高；气动机构打开关闭迅速、外形相对较小，维护方便，环境污染小。

气动执行器分为单作用气缸和双作用气缸两种，单作用气缸开关过程中，只有一个活塞受力，其所需气源压力高、输出扭矩相对较小。双作用气缸开关过程中，两边活塞共同承受气体作用完成开关动作，所需气源压力低、输出扭矩相对大。（相同尺寸的体和气源压力的情况下，双作用气缸的输出力矩是单作用气缸的2~3倍左右），但外形尺寸较大且价格高。

表4   不同驱动方式的执行器性能比较

注：★为最优，●为次之，▶为较差

3.3 总方案的选择

    根据快速响应蝶阀系统的特殊要求，快速响应蝶阀系统拟三偏心蝶阀和单作用气缸执行器组成。蝶阀选型见附件。

4试验验证

4.1 试验验证

4.1.1 术语 
4.1.2 试验压力
    试验时，阀门内的显示压力。
4.1.3 壳体试验
    对阀体和阀盖等连接而成的整个阀门外壳进行的压力试验。目的是检验阀体，包括阀体固定连接处在内的整个壳体的结构强度、耐压能力和致密性。
4.1.4 密封试验
   检验启闭件和阀体密封副密封性能的试验。

4.1.5 试验介质

用于阀门压力试验加压的液体。

4.1.6 试验介质温度

用于阀门压力试验加压的液体的温度，温度应在5～40℃范围内。

4.1.7 试验持续时间
在试验压力下所持续的时间。

4.1.8 试验项目
4.1.8.1压力试验的项目包括：
4.1.8.1.1. 壳体试验；
4.1.8.1.2. 密封试验。

4.1.9 试验要求
4.1.9.1 每台阀门出厂前均应进行压力试验。
4.1.9.2 在壳体试验完成之前，不允许对阀门涂漆或使用其它防止渗漏的涂层，   但允许进行无密封作用的化学防锈处理。对于已涂过漆的库存阀门，如果用户代表要求重做压力试验时，则不需除去涂层。
4.1.9.3 密封试验之前，应除去密封面上的油渍，但允许涂薄层粘度不大于煤油的防护剂。
4.1.9.4 试验过程中不应使阀门受到可能影响试验结果的外力。
4.1.10 如无特殊规定，试验介质的温度应在5～40℃之间。
4.1.11试验介质
a. 液体：水(可以加入防锈剂)，煤油或粘度不大于水的其它适宜液体。
4.1.12 在作试验时，应排除阀门体腔内的气体。
4.1.12.1 试验压力应符合规定。
4.1.1.1 壳体试验的试验压力，试验介质为液体时，试验压力至少是阀门在20℃时允许最大工作压力的1.5倍。具体数值见附表
4.1.1.2 密封试验的试验压力，试验介质为液体时，试验压力至少是阀门在20℃时允许最大工作压力的1.1倍。具体数值见附表
4.1.1.3试验压力在试验持续时间内应维持不变。
4.1.13 试验的持续时间应符合规定。
4.1.1.1 壳体试验的试验持续时间见附表。
-13.1.2 密封试验的试验持续时间见附表。

4.1.14 试验方法和步骤
应先进行壳体试验，然后进行密封试验。
-14.1.1 壳体试验
   封闭阀门进口和出口，压紧填料压盖以便保持试验压力，阀门处于部分开启状态。给体腔充入试验介质，排出阀门内部的空气，并逐渐加压到试验压力，按要求保压，然后对壳体进行检查。
-14.1.2 密封试验

封闭阀门的一端，关闭阀门的启闭件，应按阀门箭头的方向加压，给阀体内腔充入试验介质。试验时应逐渐加压到规定的试验压力，按要求保压，然后检查密封副的密封性能。
4.1.15 评定指标
-15.1.1 壳体试验
   壳体试验时，不得有结构损伤，承压壁及阀体连接处不得有可见渗漏，壳体不得有明显可见的液滴或表面潮湿。
-15.1.2 密封试验
    不允许有可见泄漏通过阀瓣、阀座密封面等处（包括填料部分），并应无结构损失。在试验持续时间内，试验介质通过密封副的最大允许泄漏量见附表。

1、SODEZK643H-25的气动快速关闭蝶阀                               表10

5 工艺可实现性分析

    蝶阀系统所选用的蝶阀和执行器均采用成熟生产技术和加工艺，无新的生产技术和加工工艺需要攻关。

6 总结

在市场现有产品的基础上，对蝶阀和执行器的材料，表面处理工艺、部分零件的尺寸和局部结构等方面实行技术改进，提高蝶阀的强度、加快气动执行器的动作时间和增大其动作输出扭矩，满足气动快关蝶阀的使用要求并保证产品的可靠性和安全性。

快速响应蝶阀系统的方案正确、合理、可行。

附连接尺寸图。

适合介质：

饮用水、污水、高纯水、海水、空气、天然气、煤气、水蒸气、油品、纸浆、啤酒、粉末、药剂等

应用场合：

电力，石油化工，天然气，锅炉，水处理，空调，消防，船舶，医药，食品，啤酒饮料，核反应堆等各个行业。

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