上海申弘閥門有限公司
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YQ947F電動(dòng)氧氣切斷銅球閥的詳細(xì)資料：
YQ947F電動(dòng)氧氣切斷銅球閥產(chǎn)品說明
介紹了氧氣切斷球閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及所需滿足的苛刻工況要求;采用有限元分析方法對閥體、球體、閥座、支撐板、閥桿等承壓件的強(qiáng)度進(jìn)行了有限元分析;介紹了對球體磨削、零部件裝配等關(guān)鍵制作步驟的控制過程;結(jié)果表明，研制成功的氧氣切斷球閥可以滿足苛刻工況要求，實(shí)現(xiàn)了氧氣切斷球閥的國產(chǎn)化生產(chǎn)制造。氧氣切斷球閥廣泛應(yīng)用于各種煤化工、石化、鋼鐵、冶金、空分等行業(yè)。由于氧氣切斷球閥所處工況屬易燃、易爆環(huán)境，任何外漏和內(nèi)漏都有可能造成激烈燃燒、爆炸等嚴(yán)重后果，因此，對氧氣切斷球閥的設(shè)計(jì)、選材、加工、制造、脫脂、裝配、包裝等環(huán)節(jié)都提出了嚴(yán)格的要求。過去由于受到裝備和工藝的限制，國內(nèi)無法生產(chǎn)氧氣切斷球閥，長期依賴進(jìn)口，導(dǎo)致閥門價(jià)格昂貴，供貨周期較長，且維修極為不便，不利于我國能源計(jì)劃的順利實(shí)施和閥門制造業(yè)的發(fā)展。因此氧氣切斷球閥的國產(chǎn)化具有十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。筆者擬重點(diǎn)介紹針對氧氣切斷球閥國產(chǎn)化所進(jìn)行的研究、設(shè)計(jì)和制造。
1、氧氣切斷球閥苛刻工況要求
(1)材料選擇。選擇金屬材料時(shí)，金屬的可燃性是關(guān)鍵考慮的問題，而金屬材料的化學(xué)成分、部件厚度、溫度、氧氣壓力、氧氣純度是影響金屬可燃性的主要因素。根據(jù)在使用條件下金屬的可燃性，對氧氣流速有所限制。如果阻燃金屬材料在系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力下能夠阻燃，則不需要限制流速。選擇非金屬材料時(shí)，需評(píng)估與氧氣的兼容性。在1個(gè)火種鏈中，非金屬材料往往起到鏈接的作用，因此非金屬材料燃燒產(chǎn)生的熱和自燃溫度(AIT)是2個(gè)重要的參數(shù)。
(2)密封要求。氧氣切斷球閥的密封需要滿足ANSIB16.104計(jì)算。由于計(jì)算公式是由密封面的平均直徑得出的平均密封比壓，不能反映密封面的密封比Ⅵ級(jí)要求，故主閥體與副閥體連接處密封和閥桿填料處密封需按標(biāo)準(zhǔn)ISO15848-1或SHELLMESCSPE77/312進(jìn)行微泄漏測試。
(3)防火和防靜電功能。氧氣切斷球閥設(shè)計(jì)需考慮失火安全(firesafe)，一旦失火，閥門的外漏和內(nèi)漏不能超過API607規(guī)定的泄漏標(biāo)準(zhǔn)。軟密封的氧氣切斷球閥的球體被非金屬材料所夾持，有可能產(chǎn)生靜電，必須與閥體導(dǎo)通，在24VDC下，電阻值<10Ω。同時(shí)，氧氣切斷球閥閥體兩端需設(shè)計(jì)靜電連接導(dǎo)出組件與接地電纜連接。
(4)自動(dòng)泄壓功能。氧氣切斷球閥必須具備閥腔自動(dòng)卸壓功能。當(dāng)閥門關(guān)閉后，閥腔內(nèi)壓力高于關(guān)閉壓力時(shí)，能自動(dòng)卸壓至壓力低的一側(cè)。
(5)內(nèi)部表面光潔度。氧氣在氧氣切斷球閥內(nèi)高速流動(dòng)時(shí)，若碰到毛刺、凹槽、凸肩等將發(fā)生高速摩擦，產(chǎn)生熱量，一旦碰到碳化物還有可能發(fā)生爆炸事故。因此流道內(nèi)壁和切斷球閥內(nèi)件的幾何形狀應(yīng)圓滑過渡，表面光滑。內(nèi)部表面光潔度必須滿足ISO8501-1Sa2的要求。
(6)清潔要求。如果氧氣切斷球閥內(nèi)腔存在油脂、灰塵、鐵屑、鐵銹、水銹、焊渣等極小的固體顆粒雜質(zhì)，在氧氣通過氧氣切斷球閥時(shí)，可能造成激烈的燃燒、爆炸等嚴(yán)重后果，因此，凡接觸氧氣的零部件必須清潔干凈。氧氣切斷球閥運(yùn)輸和安裝時(shí)需作禁油處理，氧氣切斷球閥需有明顯的禁油標(biāo)記。
(7)密封試驗(yàn)。由于氧氣切斷球閥輸送的介質(zhì)是氧氣，高壓和低壓密封試驗(yàn)介質(zhì)都必須采用氮?dú)狻２捎玫獨(dú)庠囼?yàn)可以保證小的污染和腐蝕。
2、YQ947F電動(dòng)氧氣切斷銅球閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
一種電動(dòng)閥門執(zhí)行器，包括有殼體，設(shè)置在殼體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)、行程軸及扭矩控制機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有電機(jī)，及與電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)連接的電動(dòng)蝸桿，所述電動(dòng)蝸桿兩端向外延伸分別形成有兩個(gè)連接部，所述連接部通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在殼體上，所述連接部上套設(shè)有彈性件，所述彈性件的一端抵持在軸承上，另一端抵持在電動(dòng)蝸桿上，電動(dòng)蝸桿能夠在軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，并沿軸承的軸向移動(dòng)，所述扭矩控制機(jī)構(gòu)包括有一端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在連接部上的感應(yīng)件，固定設(shè)置在殼體內(nèi)的位移傳感器，及與位移傳感器電連接的電控模塊，所述感應(yīng)件能夠隨電動(dòng)蝸桿的軸向位移而移動(dòng)，所述位移傳感器能夠感應(yīng)感應(yīng)件的位移，并把信號(hào)傳遞給電控模塊，所述電控模塊能夠根據(jù)位移傳感器的信號(hào)控制電機(jī)的通斷。氧氣切斷球閥主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。
(1)主閥體和副閥體均采用鍛件，以克服鑄件固有缺陷(如氣孔、夾渣、疏松等)。主閥體和副閥體采用高強(qiáng)度螺栓連接，連接處設(shè)置密封墊片，以保證無外泄漏。
(2)球體上下的支撐軸由支撐板固定在副閥體上，采用固定球支撐板結(jié)構(gòu)。球體與支撐板采用低磨擦系數(shù)軸承，實(shí)現(xiàn)低扭矩設(shè)計(jì)。
(3)球體和閥座表面進(jìn)行特殊硬化處理，可大幅提高耐磨性和抗高壓氧氣吹掃能力。球體流道孔邊緣經(jīng)過鈍化，以保證硬化表層不會(huì)脫落。球體直徑比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的球體直徑大，允許有5%～7%的額外行程，可大幅降低流道孔邊緣磨損，并消除因執(zhí)行機(jī)構(gòu)不準(zhǔn)確關(guān)閉而造成的意外泄漏。球體磨削后與閥座配對研磨，以確保球體與閥座金屬密封面100%密合。
(4)在低壓下，通過碟形彈簧的預(yù)緊力和介質(zhì)的壓力實(shí)現(xiàn)密封，在高壓下通過介質(zhì)的壓力實(shí)現(xiàn)密封。碟形彈簧在確保密封性能的同時(shí)還能避免碟形彈簧前后聚集顆粒異物，也避免了圓柱螺旋彈簧容易進(jìn)入顆粒而發(fā)生推力不均勻，使氧氣切斷球閥產(chǎn)生內(nèi)泄漏。
(5)球體與閥桿通過圓柱銷并采用過盈配合聯(lián)接，聯(lián)接后球體與閥桿近似1個(gè)整體，*保證球體與閥桿同心，且操作力矩穩(wěn)定。
(6)采用低泄漏脫脂組合填料，泄漏率滿足ISO15848或SHELLMESCSPE77/312微泄漏測試要求。同時(shí)為提高閥桿表面的光潔度，采用毫克能表面加工設(shè)備的毫克能刀具進(jìn)行精加工，加工后閥桿表面光潔度提高3級(jí)以上，粗糙度Ra達(dá)到0.2以下，且閥桿表面顯微硬度提高20%以上。
(7)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接板外設(shè)置有機(jī)玻璃防塵板，以防止灰塵和油污等雜質(zhì)進(jìn)入閥桿和閥體內(nèi)，不會(huì)對閥門造成污染，不存在安全隱患。
(8)靜電連接導(dǎo)出組件可將氧氣切斷球閥與地面連通，避免靜電的聚集。
(9)氧氣切斷球閥輸送介質(zhì)是氧氣，球體和閥座脫脂處理后在啟閉過程中屬于干摩擦，選擇的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安全系數(shù)大于2。
3、承壓件有限元分析
在傳統(tǒng)閥門設(shè)計(jì)中，由于計(jì)算方法的限制，只能根據(jù)材料力學(xué)中提供的一些經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，這種方法不能全面反映閥門的應(yīng)力狀態(tài)，也不能給設(shè)計(jì)人員指出閥門的薄弱環(huán)節(jié)和改進(jìn)方向。因此采用有限元分析作為氧氣切斷球閥的輔助設(shè)計(jì)是必要的，可為閥門設(shè)計(jì)提供幫助。承壓件有限元分析按照ASME第Ⅷ卷進(jìn)行，采用有限元分
4、關(guān)鍵制造過程控制
(1)球體磨削。高的密封性能和低的操作扭矩是球閥設(shè)計(jì)工作者追求的2個(gè)既定目標(biāo)，而這一目標(biāo)的解決取決于磨球機(jī)的進(jìn)步。為使球體磨削后的圓度≤0.002mm，需采用進(jìn)口高精度數(shù)控磨球機(jī)進(jìn)行包絡(luò)線磨削加工。
(2)裝配。氧氣切斷球閥零件裝配前的脫脂采用特殊流程，分為生產(chǎn)前期、超聲波1次清洗、超聲波深度清洗、超聲波脫脂4個(gè)步驟。所有氧氣切斷球閥均需在無脂閥門裝配車間裝配，采用脫脂手套、特殊裝配工具裝配。裝配后采用高壓氮?dú)庾鳛樾阅軠y試介質(zhì)，試驗(yàn)后在脫脂檢驗(yàn)室采用紫外線熒光燈檢查，以確保氧氣切斷球閥清潔無油污。
技術(shù)規(guī)范
| 設(shè)計(jì)依據(jù) | GB |
| 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) | GB12237-89 |
| 結(jié)構(gòu)長度 | GB12221-89 |
| 連接法蘭 | GB/T 9113-2000 JB/T79-94 |
| 試驗(yàn)和檢驗(yàn) | JB/T 9092-99 |
型號(hào)、材料及主要參數(shù)
| 產(chǎn)品型號(hào) | YQ41F-16T~100T | YQ41F-16P-100P |
| YQ47F-16T~100T | YQ47F-16P-100P | |
| 閥體 | 銅合金 | |
| 球體 | 銅合金 | |
| 閥桿 | 304 | |
| 密封圈 | PTFE | |
| 閥座 | 銅合金 | |
| 填料 | PTFE+O形圈 | |
| 適用介質(zhì) | 氧氣、氫氣等 | |
| 適用溫度 | -29~150℃ | |
| 蝸輪氧氣球閥 | YQ后插入“3”表示，示例：YQ341F-16T | |
| 氣動(dòng)氧氣球閥 | YQ后插入“6”表示，示例：YQ647F-25P | |
| 電動(dòng)氧氣球閥 | YQ后插入“9”表示，示例：YQ947F-40P | |
壓力試驗(yàn)
| 公稱壓力 | 1.6 | 2.5 | 4.0 |
| 強(qiáng)度試驗(yàn) | 2.4 | 3.8 | 6.0 |
| 水密封試驗(yàn) | 1.8 | 2.8 | 4.4 |
| 氣密封試驗(yàn) | 0.4-0.7 | ||
主要零件材料及性能
| 閥體 | WCB | ZG1Cr18Ni9Ti | CF8 | CF3 | ZG1Cr18Ni12Mo2Ti | CF8M | CF3M |
| 球體 閥桿 | 2Cr13 | 1Cr18Ni9Ti | 304 | 304L | 1Cr18Ni12Mo2Ti | 316 | 316L |
| 閥 座 | 聚四氟乙烯PTFE 加坡纖增強(qiáng)聚四氟乙烯PTFE+Glass 對位聚笨PPL | ||||||
| 墊片 | 聚四氟乙烯PTFE 不銹鋼/柔性石墨 齒形墊片 | ||||||
| 閥桿座 | 聚四氟乙烯PTFE 不銹鋼/柔性石墨 | ||||||
| 填料 | 聚四氟乙烯PTFE 增強(qiáng)柔性石墨 | ||||||
| 填料壓蓋 | WCB | 1Cr18Ni9Ti | 304 | 304L | 1Cr18Ni12Mo2Ti | 316 | 316L |
| 溫度 | -29～150(聚四氟乙烯 PTFE) -29～200(加玻纖增強(qiáng)聚四氟乙烯 PTFE+GLASS) -29～300(對位聚笨 PPL) | ||||||
| 介質(zhì) | 水 蒸汽 油品 | 硝酸類 | 強(qiáng)氧化介質(zhì) | 醋酸類 | 尿素類 | ||
PN1.6MPa主要連接尺寸及重量
| 公稱通徑DN | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 |
| L | 130 | 140 | 150 | 165 | 180 | 200 | 220 | 250 | 280 | 320 | 360 | 400 |
| H | 59 | 63 | 75 | 85 | 95 | 107 | 140 | 152 | 178 | 252 | 272 | 342 |
| W | 130 | 130 | 160 | 180 | 230 | 230 | 400 | 400 | 650 | 1050 | 1050 | 1410 |
| Wt（㎏） | 2.5 | 3 | 5 | 6 | 7 | 10 | 15 | 19 | 33 | 58 | 93 | 160 |
5、結(jié)語
氧氣切斷球閥苛刻的使用工況，對氧氣切斷球閥的設(shè)計(jì)、選材、加工、制造、脫脂、裝配、包裝等環(huán)節(jié)都提出了嚴(yán)格的要求。研制中采用有限元分析對承壓件進(jìn)行有限元分析，同時(shí)對球體磨削和裝配關(guān)鍵制造過程進(jìn)行控制，使研制的氧氣切斷球閥滿足苛刻工況要求。通過工業(yè)應(yīng)用證明，國內(nèi)*有能力實(shí)現(xiàn)氧氣切斷球閥的國產(chǎn)化，并證明氧氣切斷球閥的研制是成功的。
電動(dòng)執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中*的執(zhí)行部件，常規(guī)的運(yùn)行方式是用調(diào)節(jié)器或DCS或PLC輸出的模擬信號(hào)與伺服放大器配套加以控制。這種控制方式受伺服放大器的影響，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)中存在著大量的問題。在此介紹一種在DCS或PLC控制中直接用開關(guān)量控制電動(dòng)執(zhí)行器的方法。在DCS或PLC控制系統(tǒng)中，直接采用開關(guān)量控制PLC，去除了伺服放大器，從根本上解決了伺服放大器的各種問題，減少了投資，提高了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠性。該方法已在多個(gè)工程中實(shí)際使用，效果良好。電動(dòng)閥門
電動(dòng)執(zhí)行器控制部分由電機(jī)、控制模塊、反饋傳感器、限位保護(hù)等幾部分構(gòu)成，有一些控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊獨(dú)立安裝，有些是在一起的調(diào)整過程要圍繞以下原則去調(diào)整，一般現(xiàn)場調(diào)整要迅速解決問題，如果半小時(shí)沒有調(diào)整好，那肯定是不允許的。所以調(diào)整要先手動(dòng)后自動(dòng)，先機(jī)械后電路、先就地后遠(yuǎn)程。
第1步，斷電，手搖至全開，全關(guān)位置調(diào)整限位。首先調(diào)整這個(gè)是因?yàn)橄尬徽{(diào)整不好，電動(dòng)執(zhí)行器有可能無法全開或全關(guān)，甚至開關(guān)過頭而電機(jī)不斷電，造成電機(jī)或模塊損壞。
第二步，調(diào)整反饋機(jī)械和反饋電位器，萬用表測試電位器的電阻，開關(guān)電動(dòng)執(zhí)行器一個(gè)循環(huán)，看整個(gè)過程電位器是否突變、是否整個(gè)過程在電位器范圍的15到45之間。這個(gè)位置線性，電位器有無過度。把電位器調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｍ瑫r(shí)保證機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)。如果沒有調(diào)整這一步，在調(diào)閥的過程中會(huì)出現(xiàn)反饋增大到一定程度突然減小，說明反饋電位器過頭所致。再者可能出現(xiàn)調(diào)整中電位器線性差或者接觸不好，反饋波動(dòng)。造成電動(dòng)執(zhí)行器每回不一樣。并且無法全開全關(guān)，嚴(yán)重則只能開關(guān)10%
第三步是調(diào)整模塊。模塊調(diào)整一般有三個(gè)電位器，少兩個(gè)，多則4個(gè)。零點(diǎn)、滿度外加比例、靈敏度。接通電源就地調(diào)整，電動(dòng)執(zhí)行器全關(guān)，調(diào)整零點(diǎn)電位器，同時(shí)測量使反饋輸出為4mA同理全開電動(dòng)執(zhí)行器，調(diào)整滿度20mA現(xiàn)在零點(diǎn)會(huì)稍微變化，再調(diào)整零點(diǎn)，反復(fù)調(diào)整兩遍則調(diào)整正常，在此過程中如果出現(xiàn)滿度零點(diǎn)之間范圍太小，則調(diào)整比例電位器，然后重新調(diào)整零點(diǎn)滿度。后接遠(yuǎn)程信號(hào)開閥關(guān)閥。微調(diào)零點(diǎn)滿度，如果遠(yuǎn)程開關(guān)電動(dòng)執(zhí)行器不動(dòng)作或給定與反饋偏差太大，調(diào)整靈敏度電位器。
后遠(yuǎn)程開關(guān)閥測試一次，如正常，方可DCS投自動(dòng)。也就是說調(diào)閥三步驟，開關(guān)電動(dòng)執(zhí)行器6次就可以調(diào)整好了!如不安順序調(diào)整，調(diào)整后面的參數(shù)有些參數(shù)無法調(diào)整到位，返回來再調(diào)整前面參數(shù)，導(dǎo)致調(diào)整好的參數(shù)又發(fā)生變化!后越調(diào)整越亂，終電動(dòng)執(zhí)行器干脆不動(dòng)作，或者僅僅動(dòng)作一點(diǎn)。甚至感覺電動(dòng)執(zhí)行器模塊壞了，或者機(jī)械故障。另外有些電動(dòng)執(zhí)行器零點(diǎn)滿度都固化了!沒有調(diào)整電位器!這樣的電動(dòng)執(zhí)行器在第二步時(shí)要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整就可以了
訂貨須知：
一、①產(chǎn)品名稱與型號(hào)②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④使用壓力⑤使用介質(zhì)的溫度。
二、若已經(jīng)由設(shè)計(jì)單位選定公司的型號(hào)，請型號(hào)直接向我司銷售部訂購。
三、當(dāng)使用的場合非常重要或環(huán)境比較復(fù)雜時(shí),請您盡量提供設(shè)計(jì)圖紙和詳細(xì)參數(shù)，由我們的閥門公司專家為您審核把關(guān)。如有疑問：請我們一定會(huì)盡心盡力為您提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。提供全面、專業(yè)的“閥門系統(tǒng)解決方案”，也十分愿意幫助用戶解決生產(chǎn)中所遇到的難題。
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