阀门驱动装置

.阀门驱动装置的选择第一节阀门驱动方式的分类按驱动机构的运动方式，阀门驱动装置分为直行程和角行程两种。按驱动结构，阀门驱动装置分为：第二节各类驱动装置的特点电动、液动和气动驱动装置的特点第三节阀门驱动方式的选择阀门驱动方式的选用依据是：1）阀门的形式、规格与结构。2）阀门的启闭力矩（管线压力、阀门的最大压差）、推力。3）最高环境温度与流体温度。4）使用方式与使用次数。5）启闭速度与时间。6）阀杆直径、螺距、旋转方向。7）连接方式。8）动力源参数：电动的电源电压、相数、频率；气动的气源压力；液动的液压源压力。9）特殊考虑：低温、防腐、防爆、防水、防火、防辐照等。第四节阀门驱动装置的连接一、多回转阀门驱动装置的连接多回转阀门驱动装置是指对阀门产生直行程的驱动装置。该驱动装置和阀门相连接的法兰尺寸按《多回转阀门驱动装置的连接》。既能传递力矩又能承受推力的驱动件（推力盘）的尺寸。仅传递力矩的驱动件的尺寸。通过多回转驱动装置连接法兰和驱动件所能同时传递的最大力矩和最大推力。二、部分回转驱动装置的连接部分回转驱动装置和阀门相连接的法兰尺寸《部分回转阀门驱动装置的连接》阀杆为键连接的驱动件尺寸。当阀门处于关闭位置时（顺时针转动为关闭），驱动件与被驱动件的连接（可采用单键或多键）三、阀门电动装置目前常用的连接尺寸多回转阀门电动装置的连接部分回转阀门电动装置的连接阀门手动装置2.手轮（一）手轮材料手轮可采用可锻铸铁、球墨铸铁或钢，也有采用铝合金或塑料等材料。（二）手轮直径（三）手轮旋向关阀：顺时针；开阀：逆时针。（四）撞击式手轮撞击式手轮适用于要求启闭力矩较大的截止阀。第二节远距离操纵手动装置远距离操纵手动装置是用机械手段克服由于阀门安装位置限制带来的操作不便而采用的一种装置。该装置可以配合手动阀门安装，也可以配合电动阀门安装，通常在阀杆顶部采用万向联轴节过渡。一种带电动装置落地安装的远距离操纵手动装置。一种为侧向机架的手动装置。为远距离操作用装置的部件。第三节齿轮传动手动装置齿轮传动手动装置分两种，一种是在阀门支架上设置齿轮减速机构，一种是齿轮减速箱式手动装置。前者大多为一级齿轮减速，后者又可分为多回转手动装置。减速箱式手动装置设有开度指示和调整机构。手动装置与阀门的连接可以与电动驱动装置一致。3.阀门电动装置第一节电动装置的分类与其他阀门驱动装置相比，电动驱动装置具有动力源广泛，操作迅速、方便等特点，并且容易满足各种控制要求。所以，在阀门驱动装置中，电动装置占主导地位。阀门电动装置按输出方式分为多回转型（Z型）和部分回转型（Q型）两种，前者用于升降杆类阀门，包括：闸阀、截止阀、节流阀、隔膜阀等；后者用于回转杆类阀门，包括球阀、旋塞阀、蝶阀等，通常在90%范围内启闭。阀门电动装置按防护类型分为普通型和特殊防护型两大类。普通型电动装置的使用环境如下：（1）环境温度-25-40℃；（2）环境相对湿度≤90%.（25℃时）；（3）海拔≤1000m；（4）工作环境要求不含有腐蚀性、易燃、易爆的介质。如阀门的工作环境条件超过普通型电动装置所具有的能力时，需采用特殊防护型产品。这类产品根据其所处工作环境而具有多种型式。第二节型号编制方法阀门电动装置的型号编制方法如下：代号说明：1—以汉语拼音字母表示电动装置的类型，Z为多回转型，Q部分回转型；2—以数字表示电动装置额定输出力矩（N·m）：3—以数字表示电动装置额定输出转速（r/min）或开关旋转90℃.的额定输出时间（s/90℃）；4—输出轴最大转圈数（部分回转型不注）；5—防护型式（普通型不注）。如Z10-18/80B表示输出力矩100N·m、（10kgf·m）、输出转速18r/min，最大输出转圈数为80的防爆型多回转的阀门电动装置。第三节电动装置的选择及安装连接方式一、操作力矩操作力矩是选择阀门电动装置的最主要参数。电动装置的输出力矩应大于阀门操作过程中所需的最大力矩，一般前者应等于后者的1.2-1.5倍。因此，准确地掌握阀门所需的力矩是选择阀门电动装置的关键。然而，由于实际情况的复杂性，计算所得到的阀门力矩，误差往往都比较大；采用试验方法实测阀门的最大操作力矩时，又受到试验系统条件和设备的限制，也受到阀门本身结构形式多样性的限制，很难取得典型的数据。从目前情况来看，可以采用计算或实测的方法取得近似结果，然后，在选用电动装置时留有适当的裕度。以下定性地介绍各类阀门的操作力矩。（一）闸阀的操作特性楔式闸阀操作力矩特性:当阀门的开度在10%以上时，阀门的轴向力，即阀门的操作力矩的变化不大。当阀门的开度低于10%时，由于流体的节流，使闸阀的前后压差增大。这个压差作用在闸板上，使阀杆需要较大的轴向力才能带动闸板，所以在此范围内，阀门操作力矩的变化比较大。图中，实线表示刚性闸板闸阀操作力矩特性；虚线表示弹性闸板的闸阀操作力矩特性。从曲线看出，弹性闸板的闸阀，在接近关闭时所需的操作力矩比刚性闸板的要大些。闸板关闭时，由于密封面的密封方式不同，会产生不同的情况。对于自动密封闸阀（包括平板闸阀），在阀关闭时，闸板的密封面恰好对正阀座密封面，即是阀门的全关位置。但此位置在阀门运行条件下是无法监视的，因此在实际使用时是将阀门关至下止点的位置作为闸阀全关位置。由此可见，自动密封的阀门全关位置是按闸板的位置（即行程）来确定的。对于强制密封的闸阀，阀门关闭时必须使闸板向阀座施加压力。此压力可以保证闸板和阀座之间的密封面严格地密封，是强制密封阀门的密封力。这个密封力由于阀杆螺纹的自锁将会继续作用。显然，为了向闸板提供密封力，阀杆螺母传递的力矩比阀门操作过程中的力矩大。由此可见，对于强制密封的闸阀，阀门的全关位置是按阀杆螺母所受的力矩大小来确定的。阀门关闭后，由于介质或环境温度的变化，阀门部件的热膨胀会使闸板和阀座之间的压力变大，反映到阀杆螺母上，就为再次开启阀门带来困难。所以，开启阀门所需的力矩比关闭阀门所需的力矩大。此外，对于一对互相接触的密封面来说，它们之间的静摩擦系数也比动摩擦系数大，要使它们从静止状态产生相对运动时，同样需施加较大的力以克服静摩擦力；由于温度变化，使密封面间的压力变大，需要克服的静摩擦力也随之变大，从而使开启阀门时，对阀杆螺母上需施加的力矩有时会增大很多。（二）截止阀的操作特性截止阀的操作力矩特性:介质由阀门下部进入阀门内腔的关阀操作力矩特性。在阀门由全开位置开始关闭的阶段，随着阀瓣的下降#流体在阀瓣前后造成压差，以阻止阀瓣下降，而且这个阻力随阀瓣下降而迅速增加。当阀门全关时，阀瓣前后压差等于介质工作压力，这时阻力最大。再加以强制的密封力，使阀门关闭瞬间的操作力增加很快。在阀门开启过程中，由于介质压力或阀瓣前后压差造成的推力都是帮助开启阀门的，所以开阀特性曲线的形状与图中曲线相似，但位于图中曲线的下方。应该指出的是，在开阀的瞬间的力矩有可能超过关阀时的力矩，因为此时要克服较大的静摩擦力。截止阀开启时，阀瓣的开启高度达到阀门公称直径的$’(%&)(时，流量即已达到最大，即表明阀门已达到全开位置，所以截止阀的全开位置应由阀瓣行程来确定。截止阀关闭时的情况和关严后再次开启的情况与强制密封式的闸阀相似，因此，阀门的关闭位置应按操作力矩增加到规定值来确定。（三）蝶阀的操作特性蝶阀的操作特性:蝶阀的操作力矩特性曲线是中间高、两端低。造成这现象的原因是，蝶阀在中间位置时，流体受蝶板的阻碍，绕过蝶板流动，会在蝶板两侧形成旋流，对蝶板形成一流水力矩，此力矩是迫使蝶板关闭的。随着蝶板的开启或关闭，流体在蝶板两侧造成的旋流的影响越来越小，直到旋流消失，这时蝶板受到的阻力也越来越小，因此形成中间高、两端低的特性曲线。至于阀门开启过程中的操作力矩比关闭过程中的大，其原因则是由于流体对蝶板造成的动水力矩始终是向着关阀方向的。非密封型蝶阀的最大操作力矩出现在中间位置，而密封型蝶阀的最大操作力矩出现在阀门关闭时，这是因为要附加上强制密封力矩的缘故。蝶阀的阀杆只作旋转运动，它的蝶板和阀杆本身是没有自锁能力的。为了使蝶板定位（停止在指定位置上），一种办法是在阀杆上附加一个具有自锁能力的减速器，在附加蜗轮减速器之后，可以使角位移增加到几十圈，而操作力矩却相应降低，这样可以使蝶阀的某些操作性能（如总转圈数和操作力矩）与其他阀门接近，便于配用电动装置。对于强制性密封的蝶阀，它的关闭位置应该按操作力矩升高到规定值来确定。（四）球阀的操作特性球阀的操作力矩特性:球阀的操作力矩特性曲线与蝶阀的很相似，其原因也是由于流体在球体中流向改变时造成旋流的影响。旋流的影响随阀门的开启或关闭逐渐减小。球阀由全开到全关，阀杆的旋转角度为90%，球阀要设机械限位。球阀的开启位置和关闭位置都应按阀杆旋转角度来确定的，故球阀是按行程定位的。二、操作推力阀门电动装置的主机结构，一种是不配置推力盘的，此时直接输出力矩；一种是配置有推力盘的，此时输出力矩通过推力盘中的阀杆螺母转换为输出推力。输出力矩换算成输出推力时引入了阀杆系数的概念。输出力矩与输出推力之比称为阀杆系数。三、输出轴转动圈数电动装置输出轴转动圈数的多少与阀门的口径、阀杆螺距、螺纹头数有关，按下式计算：M=H/ZS式中M—电动装置应满足的总转动圈数；H—阀门的开启高度，即阀门启闭件的全行程（mm）；Z—阀杆螺纹的螺距（mm）；S—阀杆螺纹头数。四、阀杆直径对于多回转类的升降杆阀门来说，如果电动装置允许通过的最大阀杆直径不能通过所配阀门的阀杆时是不能组装成电动阀门的，因此，电动装置空心输出轴的内径必须大于升降杆阀门的阀杆外径。对于部分回转阀门以及多回转阀门中的旋转杆阀门，虽不用考虑阀杆直径的通过问题，但在选配时亦应充分考虑阀杆直径与键及键槽的尺寸，使之装配后能正常工作。五、输出转速阀门的操作速度快，对工业生产过程是有利的。但操作速度过快容易产生水击现象，因此应根据不同的使用条件选择合适的操作速度。六、安装、连接方式（一）安装方式电动装置的安装方式有：垂直安装、水平安装、落地安装。（二）连接方式4.阀门电动装置的结构一、箱体阀门电动装置的箱体设计决定了它的防护性能，如可用于户外、防爆、防火等。通常箱体材料采用灰铸铁，防爆型产品的灰铸铁牌号不低于HT250。也有采用铝合金作为箱体材料的，其优点是重量轻，压铸的铝合金箱体外形美观。但铝合金箱体作为防爆产品有一定难度；另外，铝合金箱体电动装置的轴向推力应由铸铁制造的内置阀杆螺母的推力盘承担。二、传动机构阀门电动装置的传动机构起到减速器的作用，它将专用电动机的高速度降低为对阀门的操作速度。传动部分均采用齿轮传动机构，所选用的有以下几种：1.）圆柱齿轮传动；2.）蜗杆传动；3.）行星齿轮传动；4.）一齿差或少齿差齿轮传动；5.）摆线针轮传动；6.）谐波齿轮传动；7.）转臂丝杠传动。以下介绍几种主要传动机构的参数计算及强度校核。（一）圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动的几何计算（二）蜗杆传动（1）蜗轮蜗杆参数选择。蜗杆传动是阀门电动装置中最常见的传动机构。（2）蜗杆的参数计算与强度计算。在多回转阀门电动装置中，常采用蜗轮蜗杆作为主传动，强度计算以蜗轮轮齿表面的接触强度为基础，弯曲强度进行校核.正常工作载荷下的许用接触应力。当以蜗轮蜗杆作为阀门电动装置的主传动时，按阀门的启闭工作性质，应该选取尖峰载荷的许用应力，否则电动装置的体积过大。（3）蜗杆传动的效率蜗杆传动作为阀门电动装置主传动时，它的效率在整个装置的效率中起着主导作用。（三）行星齿轮传动阀门电动装置常用的行星齿轮传动可以参考行星齿轮传动选择。根据上表确定行星齿轮传动中各齿轮基本参数之后，其余参数关系可按圆柱齿轮传动计算。（四）转臂丝杠传动转臂丝杠传动大多是上接多回转电动装置而构成较大输出力矩的部分回转电动装置。三、行程控制机构行程控制机构的种类有凸轮式、丝杠螺母式等。但最普遍采用的是计数器式。其特点是结构紧凑，控制行程的输出轴转圈数范围大，调整精度高。行程计数器与阀门的调整必须仔细进行.四、力矩控制机构力矩控制机构的作用是：①用于强制密封式阀门，控制阀门的关闭位置；②在电动装置出现过力矩故障时，及时切断电源，