1 大略敘述

  隨著我國經(jīng)濟(jì)和電力行業(yè)的飛速進(jìn)展，對(duì)高性能、大口徑液控蝶閥的需要越來越大。液控蝶閥主要應(yīng)用于水力發(fā)電站水輪泵進(jìn)口，或水利工程、電力和給排水等各類泵站的抽水機(jī)出口。辦公時(shí)，液控蝶閥與管道主機(jī)連鎖扼制，依照水動(dòng)力過程扼制原理，通電流通過氣扼制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的啟閉扼制手續(xù)，成功實(shí)現(xiàn)管路的截至，管用消弭水錘對(duì)管路的沖擊，起到盡力照顧管路系統(tǒng)安全的效用。

  2 結(jié)構(gòu)特別的性質(zhì)

  液控蝶閥主要由三不公正金屬嚴(yán)密封閉蝶閥、機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓油缸、液壓泵站和電氣扼制系統(tǒng)等組成（圖1）。

  2.1 三不公正金屬嚴(yán)密封閉蝶閥

  三不公正金屬嚴(yán)密封閉蝶閥主要由閥體、蝶板、嚴(yán)密封閉圈和閥桿等組成（圖2）。閥桿旋轉(zhuǎn)核心與閥體軸向核心（管）之間有一個(gè)離開正道X，閥桿旋轉(zhuǎn)核心與閥座嚴(yán)密封閉面之間的離開正道Y，嚴(yán)密封閉錐面核心線與管道軸線間夾角。不公正X和Y的接合萌生了一種凸輪效應(yīng)。當(dāng)閥門開啟時(shí)，蝶板可以迅速擺脫閥座，管用的減小了蝶板與閥座的磨耗，減低了閥門的開關(guān)力矩。三不公正金屬嚴(yán)密封閉蝶閥具備啟閉靈活，力矩小，操作簡單，運(yùn)用生存的年限長等獨(dú)特的地方。

  2.2 機(jī)械傳動(dòng)裝置

  機(jī)械傳動(dòng)局部主要由箱體、箱蓋、開關(guān)指使、齒輪、齒條、齒條座和調(diào)試座等組成，齒輪齒條傳動(dòng)將液壓缸的直線推力運(yùn)動(dòng)改換成閥門的圓周運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)閥門施行啟閉動(dòng)作。

  2.3 液壓油缸局部

  液壓船用閥門油缸局部主要由缸體、活塞、活塞桿、缸頭和缸蓋等組成。液壓缸將液壓能改換成機(jī)械能，使機(jī)械成功實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

  2.4 液壓泵站局部

  液壓泵站主要由油箱、液壓集成塊、電機(jī)、高壓油泵、蓄能器和管路等組成。依據(jù)液控蝶閥的動(dòng)作要求，液控泵站主要由兩條扼制油路和一條匡助油路扼制閥門的啟閉、緩閉和游動(dòng)等動(dòng)作。

  2.5 電氣扼制局部

  電氣扼制局部主要由扼制箱柜、低壓電器、可編程扼制器（PLC）和改換電源等組成。扼制系統(tǒng)以PLC為中心，可供給對(duì)單個(gè)蝶閥的在場手動(dòng)和遠(yuǎn)距離手動(dòng)，可接納來自DCS的扼制信號(hào)，與循環(huán)抽水機(jī)合適聯(lián)動(dòng)。供給蝶閥卡澀報(bào)警，蓄能器壓力低和異常報(bào)警，過扭矩報(bào)警，油源濾油器擁塞報(bào)警，油箱液位超高或超低報(bào)警等功能。執(zhí)行開閥操作時(shí)，如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)蝶閥未能正常開啟，可成功實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)停循環(huán)抽水機(jī)。

  3 預(yù)設(shè)

  3.1 蝶閥

  （1）殼體最小壁厚

  鋼及硼鋼圓形閥體（圖3）的最小壁厚tB為

  式中 p———計(jì)算壓力，MPa

  Dn———計(jì)算內(nèi)徑，mm

  ［L］———許用拉應(yīng)力，MPa

  C———腐蝕余量，mm

  （2）蝶板

  三不公正蝶閥的蝶板（圖4）受力比較復(fù)雜，認(rèn)為合適而使用估算法算出蝶板的厚度，而后用Solidworks或有限元剖析軟件施行校核，確認(rèn)蝶板的合宜尺寸。

  （3）閥桿力矩

  閥桿力矩M為

  式中 MM———嚴(yán)密封閉面間磨擦力矩，Nmm

  MC———閥桿軸承磨擦力矩，Nmm

  MT———嚴(yán)密封閉填料磨擦力矩，Nmm

  MJ———靜水動(dòng)力矩，Nmm

  MD———?jiǎng)铀畡?dòng)力矩，Nmm

  qM———嚴(yán)密封閉面不可少比壓，MPa

  R———蝶板嚴(yán)密封閉半徑，mm

  bM———嚴(yán)密封閉面接觸寬度，mm

  fM———嚴(yán)密封閉面磨擦因子

  h———閥桿與蝶板核心的不公正距，mm

  FC———效用在閥桿軸承上的負(fù)荷，N

  fC———軸承磨擦系數(shù)

  bM———嚴(yán)密封閉面接觸寬度，mm

  dF———閥桿直徑，mm

  D———蝶板直徑，mm

  ———媒介疏密程度，N/mm3

  g———重力加速度，mm/s2

  m———?jiǎng)铀畡?dòng)力系數(shù)

  H———最大靜壓水頭，mm

  qv———大小流量，m3/h

  A———管子截平面或物體表面的大小，m2

  t———關(guān)閥時(shí)間，s

  ———蝶板開度為時(shí)的流阻系數(shù)

  0———蝶板開度為0時(shí)的流阻系數(shù)

  V———媒介流速，mm/s

  （4）閥桿強(qiáng)度

  普通事情狀況下，蝶閥的閥不銹鋼閥門桿一般選用沒有階梯的群體棒料加工（圖5），其掉轉(zhuǎn)應(yīng)力N為

  式中  W———抗扭斷面系數(shù)，mm3

  ［N］———材料的許用掉轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa

  （5）支架法蘭螺釘

  螺釘?shù)慕M合預(yù)設(shè)有多種方式，應(yīng)依據(jù)蝶閥支架的結(jié)構(gòu)方式（圖6）施行受力剖析。

  單個(gè)螺釘負(fù)荷力Fo和螺釘小徑d為

  式中  Kn———安全程度

  Z———螺釘數(shù)目

  r———螺釘孔距核心半徑，mm

  ———接合面磨擦系數(shù)

  ［］———材料的許用應(yīng)力，MPa

  ♂

  3.2 齒輪

  （1）齒輪（圖7）分度圓上的圓周力Ft

  式中  T———傳交的扭矩，Nm

  df———分度圓直徑，mm

  （2）接觸強(qiáng)度和屈曲強(qiáng)度

  強(qiáng)度簡化公式為

  式中  a———核心矩，mm

  d1———小齒輪核心圓直徑，mm

  m———端面模數(shù)，mm

  Z1———小齒輪齒數(shù)

  a，d，m———齒寬系數(shù)

  u———齒數(shù)比

  YFS———復(fù)合齒形系數(shù)

  HP———許用接觸應(yīng)力，MPa

  FP———許用屈曲應(yīng)力，MPa

  T1———傳交的定額轉(zhuǎn)矩，Nm

  K———負(fù)荷系數(shù)

  3.3 油缸

  （1）內(nèi)徑

  當(dāng)液壓油缸的理論推力和供油壓力為已知時(shí)，則無活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑Dw和有活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑Dy為

  式中  dh———活塞桿直徑，m

  P———供油壓力，MPa

  F1，F(xiàn)2———液壓缸的理論推力和張力，N

  （2）螺釘強(qiáng)度

  缸筒與端部用處蘭連署時(shí)（圖8），螺絲扣處的拉應(yīng)力L、剪應(yīng)力L和合成應(yīng)力n為

  式中  F———缸筒端部承擔(dān)的最大推力，N

  Kj———擰緊螺絲扣的系數(shù)

  K1———螺絲扣連署的磨擦因子

  dL———螺絲扣底徑，m

  ［p］———材料的許用應(yīng)力，MPa

  3.4 泵站

  （1）液壓泵的流量

  式中  T———辦公循環(huán)周期時(shí)間，s

  Vi———第i個(gè)執(zhí)行元件在周期內(nèi)的耗油量，m3

  z———辦公周期中需求系統(tǒng)供油施行辦公的執(zhí)行元件數(shù)

  Kx———系統(tǒng)泄露系數(shù)（Kx=1.1～1.2）

  （2）馬達(dá)驅(qū)動(dòng)功率

  式中  PN———液壓泵定額壓力，MPa

  QN———液壓泵定額流量，L/min

  p———液壓泵的總速率

  ———改換系數(shù)

  （3）蓄能器

  蓄能器是將壓力液體的液壓能改換為位能儲(chǔ)存起來，當(dāng)系統(tǒng)需求時(shí)再由位能轉(zhuǎn)化為液壓能而做功的器皿。因?yàn)檫@個(gè)，蓄能器可以作為匡助的或是應(yīng)急的動(dòng)力源，可以補(bǔ)給系統(tǒng)的泄露、牢穩(wěn)系統(tǒng)的辦公壓力，以及借鑒泵的脈動(dòng)和回路上的液壓沖擊等。蓄能器用液壓缸容量Vi和蓄能器的總?cè)萘縑o為

  式中  Ai———液壓缸辦公腔管用平面或物體表面的大小，m2

  Li———液壓缸行程，m

  Ki———系統(tǒng)泄露系數(shù)（Ki=1.2～1.25）

  VW———蓄能器管用辦公容量，L

  Po———充大氣的壓力力，MPa

  P1———最低辦公壓力，MPa

  P2———無上辦公壓力，MPa

  n———指數(shù)，絕熱過程（n=1.4，對(duì)氮?dú)夂涂諝猓?br />
  3.5 電控系統(tǒng)

  電控局部可認(rèn)為合適而使用一套系統(tǒng)同時(shí)扼制一臺(tái)機(jī)組的一臺(tái)循環(huán)水出口蝶閥的扼制形式，電控系統(tǒng)由動(dòng)力局部、扼制局部和電源局部組成。

  動(dòng)力局部是三相交流電扼制油泵電機(jī)，由斷路器手動(dòng)扼制電路的通斷，交流接觸器扼制油泵的開始工作和休止，熱轉(zhuǎn)載是盡力照顧油泵電機(jī)過熱而燒壞。

  扼制局部主要以PLC智能扼制器為中心，經(jīng)編程可收繳開、關(guān)、停、游動(dòng)、閥門位相信號(hào)和泵站的扼制信號(hào)等，可輸出油泵電機(jī)扼制信號(hào)、開、關(guān)、停、游動(dòng)和泵站的扼制信號(hào)等。

  電源局部是為PLC供給低壓牢穩(wěn)的電源及外控電磁閥和指使局部供給電源。有電源改換器，指使燈涵蓋扼制電源、開關(guān)閥指使、游動(dòng)指使、整張紙和全關(guān)指使，電磁閥有開閥電磁閥、關(guān)閥電磁閥、保壓電磁閥和緩閉電磁閥。

  4 結(jié)束語

  液控蝶閥作為水輪泵進(jìn)口閥或抽水機(jī)出口閥已在電站和水廠扼制裝置中獲得廣泛的應(yīng)用，其性能牢穩(wěn)，品質(zhì)靠得住，操作便捷。

  參照文獻(xiàn)

  〔1〕陸培文．實(shí)用閥門預(yù)設(shè)手冊〔M〕．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

  〔2〕成大先．機(jī)械預(yù)設(shè)手冊〔M〕．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002．