自力式流量调节阀产品概述:
ZZLP型自力式流量调节阀(以下简称流量阀)是一种无需外来能源,依靠被调介质自身的压力变化进行自动调节流量的节能产品,具有测量、执行、控制的综合功能。广泛适用于城市供热、供暖系统及石油、化工、冶金、轻工等工业部门自控系统。本产品可用于非腐蚀性(*高温度200C)的液体、气体和蒸汽等介质的流量控制。 自力式流量调节阀(以下简称流量阀)是一种无需外来能源,依靠被调介质自身的压力变化进行自动调节流量的节能产品,具有测量、执行、控制的综合功能。广泛适用于城市供热、供暖系统及石油、化工、冶金、轻工等工业部门自控系统。本自力式高压调节阀产品可用于非腐蚀性(*高温度200℃)的液体、气体和蒸汽等介质的流量控制。上海申弘阀门有限公司主营阀门有:减压阀(组合式减压阀,可调式减压阀,自力式减压阀
□自力式流量调节阀产品的结构及工作原理
阀门气动装置**、可靠、成本低,使用维修方便,是阀门驱动结构中的一大分支。目前气动装置在具有防爆要求的场合应用较多。阀门气动装置采用气源的工作压较低,一般不大于 0.82MPa。又因结构尺寸不宜过大,因而阀门气动装置的总推力不可能很大。
超高压气动减压阀的工作原理如图1所示。当压头无外力作用时,气源来的气体由输入口进入阀体下部气室,进气阀门在气压和复位弹簧的作用下与进气阀门座压紧,阀输出口无气体输出。当压头受外力F作用时,压头下移,通过平衡弹簧压缩复位弹簧1,将排气阀门压下与排气阀门座接触,使输出口与大气隔离,压头继续下移,顶开进气阀门,压缩空气由进气阀门控制的通道进入阀后面的执行元件气缸。随着气缸压力的增加,进气阀门的开度逐渐减小,直到输出口压力p2与压头上的作用力相平衡时进气阀门关闭。当外力消除后,进气阀门在气压和复位弹簧2的力作用下,向上移动关闭。与此同时,压头与排气阀门在复位弹簧1的力及排气压力的作用下复位,排气口开启,原输出的气体由排气阀门经消声器排入大气。
现在再来研究排气阀门处于某一平衡位置时的状态。忽略压头、排气阀门等的重力和摩擦力,排气阀门受力平衡方程为:
F=p1A1+p2(A2-A1)+Fs+Ff(1)
式中:Fs――两个复位弹簧的弹力之和;
Ff――密封圈的摩擦力;
A1、A2――分别为进、排气阀门的有效受压面积,
A1=π(d12-d012)/4,
A2=π(d22-d022)/4;
d――排气阀门座直径;
d01――顶杆下段直径;
d02――顶杆上段直径。
由式(1)知,阀的输出压力p2与压头上的作用力F成比例。
超高压气动减压阀的工作原理
3、设计和计算
设计超高压气动减压阀一般是先根据给定的设计参数和工作条件,选择阀的结构型式,然后进行结构参数的选择和计算。
通常给定的参数有:气源压力、阀*大输出压力、通气能力、*大操纵力和行程等。设计和计算的内容有:选择的结构型式,据通气能力和工作压力确定阀的结构尺寸,据行程和操纵力设计平衡弹簧等。
阀的结构设计重点在于进气阀门、排气阀门和活门座的密封结构,因为气体粘度小,且工作压力高,容易泄漏。阀的结构见图1。
(1)通气能力计算
阀的通气能力是指在给定的气源压力、阀输出压力、执行元件气缸及阀后管道的容积的情况下,阀的充气、排气时间。
通气能力取决于进气通道和排气通道的面积。阀在充气和排气过程中时间很短,我们忽略热交换的影响,即绝热充气和绝热排气。另外,根据阀的工作压力,阀是以音速充气和音速排气。因此阀的进气通道有效面积Aa按下式计算[2]:
式中:V――充气总容积;
K――比热比,绝热充气时,K=1.4;
T――空气的温度,标准空气的温度T=293.15K;
t1――充气时间;
R――气体常数,R=287.1N*m/kg/K;
p1――阀输入口压力;
p2――阀输出口压力;
p20――气缸内在充气开始前的压力。
∵A1=Aa
∴根据结构(见图1和图2),进气孔直径
按等面积原理,进气阀门与阀门座的轴向距离(开度)
hc≥(d12-d012)/(4d1)(4)
放气通道有效面积按下式计算
式中:t2――排气时间;
p20――气缸内排气初始压力;
pa――外界压力。
其它符号意义同式(3)。
放气孔直径(见图1和图2)
放气阀门与阀门座的轴向距离(开度)
h2≥(d22-d022)/(4d)(7)
(2)排气阀座直径的计算
由阀的工作原理知道,排气阀门座直径d的大小直接影响阀的调压精度。若其直径大,则阀的调压精度高;反之,则阀的调压精度低。但是,排气阀门座直径又受到操纵力的限制。排气阀门座直径(见图3(b))可由式(1)得到
式中:Fmax――给定的*大操纵力。
在满足操纵力值的前提下,排气阀门座直径尽可能取大值。
(3)进、排气阀门的设计
进、排气阀门的设计主要包括结构型式、材料的选取和几何尺寸的确定。阀门结构采用金属包胶阀门(所谓金属包胶阀门就是将橡胶直接硫化在金属骨架上)。它利用了橡胶材料弹性高和密封比压低的优点,使阀门在工作过程中具有良好的补偿功能;另外利用了金属材料的强度和刚度。阀门加工制造工艺性好,制造成本低廉。
橡胶材料的选择主要根据其机械性能和阀的工作温度。
硫化橡胶的厚度根据阀门座型面高度h选取,橡胶压缩量在(20~25)%为宜。
进、排气阀门的金属骨架宜用黄铜,因其与橡胶的结合性能好。
(4)进、排气阀门座型面的设计
阀门座型面与阀门的橡胶面直接接触,在工作过程中使胶面变形,起密封作用,而且对阀的寿命影响很大。阀门座型面结构如图2所示(其中:图2(a)为进气阀门座,图2(b)为排气阀门座)。图中高度h范围内为阀门座型面,R为密封面。R值小,阀的灵敏度高;R值大,阀的寿命长。经优化设计,R在 0.3~0.5范围内取值较好。阀门座型面的粗糙度同样也影响阀的密封性和寿命,粗糙度Ra应不大于0.4μm
图2中b为支承面。它是用来限制胶面过度变形,起保护胶面的作用。
(5)平衡弹簧的设计
根据阀的性能分析,平衡弹簧与排气阀门座直径一样,直接影响阀的调压精度。减压弹簧的刚度越小,阀的调压精度越好。但是刚度太小,弹簧行程过长。它受到给定行程的限制,应根据给定的参数设计弹簧刚度:
k=Fmax/(h1+h2)(9)
有了弹簧刚度、弹力和行程,便可进行弹簧的设计了。两个复位弹簧的刚度可设计成相同,而且,其刚度小于平衡弹簧的刚度。
一、阀门气动装置的使用条件
使用条件
气源工作压力 0.4~0.7(MPa)
环境温度和介质温度 5~60(℃)
活塞工作速度和叶片径线速度 10~500(mm/s)
电磁控制输入信号电流 4~20mA
二、阀门气动装置的分类
阀门气动装置按其结构特点分为三种型式:薄膜式气动装置、气缸或气动装置、摆动式气动装置。此外还有气动马达式气动装置。
气动装置分类
薄膜式 1、薄膜气缸
2、膜片 ①盘形膜片 ②平膜片
3、弹簧
4、活塞杆
气缸式 1、气缸 ①单气缸 ②双气缸
2、活塞与活塞环 ① O形密封圈 ② J 形密封圈 ③ U 形密封圈 ④ V 形密封圈
3、活塞杆
4、手动操作机构
5、气路附件 ① 回路系统 ② 信号返回路 ③ 空气过滤器 ④ 减压阀油雾器 ⑤ 控制换向阀
摆动式 1、缸体
2、定子
3、转子
4、叶片
三、各类气动装置的结构特点
一、选择依据介绍:
1.操作推力阀门电动装置的主机结构有两种:一种是不配置推力盘,直接输出力矩;另一种是配置推力盘,输出力矩通过推力盘中的阀杆螺母转换为输出推力。
2.操作力矩操作力矩是选择阀门电动装置的*主要参数,气动执行器输出力矩应为阀门操作*大力矩的1.2~1.5倍。
3.阀杆直径对多回转类明杆阀门,如果电动装置允许通过的*大阀杆直径不能通过所配阀门的阀杆,便不能组装成电动阀门。因此,电动装置空心输出轴的内径必须大于明杆阀门的阀杆外径。对部分回转阀门以及多回转阀门中的暗杆阀门,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槽的尺寸,使组装后能正常工作。
4.输出轴转动圈数阀门电动装置输出轴转动圈数的多少与阀门的公称通径、阀杆螺距、螺纹头数有关,要按M=H/ZS计算(M为电动装置应满足的总转动圈数,H为阀门开启高度,S为阀杆传动螺纹螺距,Z为阀杆螺纹头数)。
5.气动阀门执行器有其特殊要求,即必须能够限定转矩或轴向力。通常阀门电动装置采用限制转矩的连轴器。当电动装置规格确定之后,其控制转矩也就确定了。
6.输出转速阀门的启闭速度若过快,易产生水击现象。因此,应根据不同使用条件,选择恰当的启闭速度。
气动装置结构特点
型式 特点
薄膜式 行程短,<40mm,结构紧凑,灵活,无手动机构
气缸式 行程长,必要时需加缓冲机构,出力不够采用双气缸结���,有手动和手气动切换结构
摆动式 结构简单,成本低,往复运动直接变成旋转运动
气动马达式 可以直接代替阀门电动装置的电动机而成为气动装置,因而可具有电动装置的力矩控制等功能,但结构复杂
(3)阀门液动装置的正确选择
由于阀门液动装置可以获得很大的输出力矩,故当驱动阀门需要很大的力矩时可采用
液压驱动装置。
在正确选择阀门驱动装置时还应看到:在所有阀门驱动装置中,电动和薄膜式气动装置应
用*广。电动装置主要用在闭路阀门上;薄膜式气动装置主要用在调节阀上;电磁传动主要用
于小口径阀门上;置人式的波纹管传动装置主要用在阀瓣的行程不大的阀门上和有腐蚀性和
毒性的介质中,但它的使用范围住往受控制主传动装置的辅助的先导装置的限制。
选择阀门驱动装置,对阀门驱动装置不可忽视的一项特殊要**,必须能够限定转矩
或轴向力,阀门电动装置采用限制转矩的联轴器。在液动和气动驱动装置中,其*大作用
力取决于膜片或活塞的有效面积以及驱动介质的压力。也可以用弹簧来限制所传递的作
用力。
压、液压或其组合形式的动力源来驱动,其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来
控制。
由于阀门驱动装置应有的工作特性和利用率取决于阀门的种类、装置的工作规范以及
阀fj在管线或设备上的位置。因此,阔门驱动装置正确的选择与阀门类型与技术参数戚戚
相关。正确选择阀门驱动装置的依据是:
①阀门的型式、规格与结构。
②阀门的启闭力矩(管道压力、阀门的*大压差)、推力。
③*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、螺矩、旋转方向。
本产品由阀体平板节流阀、调节阀座、阀芯、压力补偿平衡波纹管、上下膜盖、膜片、有效压力弹簧所组成,其具体结构如图1、2所示。
当被控介质流体阀前压力P1首先经可变节流阀再经调节阀阀座流向阀后,可变节流阀端平面与阀座上部通径d0形成柱状的节流面积d0F,其值d0F=S·π·d0,当小于调节阀的通径截面时,流体将被节流。在d0的近二侧将形成一定的压力差△PS=P1-PS,称为有效压力。根据流体力学的伯努里方程可确定流体的流量Q=a,a为综合流量系数。因此测得△PS的大小即可表示被控流体的实际流量大小。
节流阀的流通截面积d0F=S·π·d0,因此改变S值时节流面积d0F即发生变化。S越大其对应的流量越大。因此调整S值的大小即可实现流量设定值的调整。
P1及PS压力通过管线分别被引入上、下膜室,其压力差△PS作用于膜片F所产生的向上推力,将被有效压力弹簧压缩位移S所产生的反力相平衡即(P1-PS)F膜=S1K,S1阀门位移、K有效压缩弹簧刚度,由于阀座上下流通截面基本相同故S1=S,因此调节阀芯始终工作在设定的S值即流量值位置起流量调节作用。
当由于工艺过程的原因,流经阀的流量增加时,即负荷增加时PS首先下降(P1-PS)值增加对F膜的作用力向上,使阀芯靠近阀座,使PS增加。当有效压缩弹簧压缩位移的增量所产生的反力与(P1-PS)的增量作用在F膜上的力相平时,阀芯即静止,此时阀芯的位置S2与原设定的流量对应S1将有一定的偏差,也就是说调节阀起到了一定的调节作用。流量将回到设定值允许的误差范围内。
反之负荷流量减少时,调节动作相反也能起到调节作用。
为提高流量调节阀的调节精度,产品带有压力平衡器,其作用在于补偿阀前压力P1、PS,阀后压力P2波动所造成的流量误差,PS压力通过阀芯连杆中间孔引入平衡波纹管的外室,P2压力引入波纹管内室,设计取波纹管作用面积等于阀座的流通截面,从而使PS及P2作用于阀芯上的力抵消,阀芯的位置只取决于有效压力△PS大小,提高流量调节精度。
□自力式流量调节阀产品的型号
产品型号ZZLP-16、25、40(软、硬密封型)
Z:执行器大类 Z:自力式阀 L:流量调节阀 P:单座阀 16:PN1.6MPa
□自力式流量调节阀外形尺寸及重量
1、控制阀外形尺寸如图3、图4及表所示。
自力式流量调节阀技术参数:
ZZLP型自力式流量调节阀技术参数
公称通径DN(mm)
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
Kvs值
|
3.2
|
5
|
8
|
12.5
|
20
|
32
|
50
|
80
|
125
|
160
|
320
|
450
|
630
|
有效压力的*大流量(m3/h)
|
0.02
MPa
|
1.5
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
14
|
22
|
36
|
55
|
70
|
140
|
200
|
280
|
0.05
MPa
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
12
|
22
|
36
|
55
|
85
|
110
|
220
|
320
|
450
|
PN16*大压差 △P (MPa)
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
PN40*大压差 △P (MPa)
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
*高工作温度
|
液体:≤140°C; 气体:≤80°C
|
配隔离罐:≤200°C
|
允许泄漏量
|
4×10-4×阀额定容量
|
规定试验条件下
|
10气泡/min
|
20气泡/min
|
40气泡/min
|
压力平衡元件
|
波纹管
|
滚动膜片
|
公称压力
|
PN16(1.6MPa) PN40(4.0MPa)
|
阀体材质
|
铸钢
|
阀芯材质
|
不锈钢,软密封为聚四氟乙烯+0Cr18Ni9
|
*大工作压力
|
公称压力 注意△Pmax
|
设定流量范围m3/P 介质:水
|
△Ps 0.02MPa
|
0.15 ~2
|
0.15 ~2
|
0.15 ~5
|
0.15 ~5
|
1.5 ~12
|
1.5 ~12
|
2.5 ~30
|
2.5 ~30
|
4~70
|
4~70
|
|
|
|
△Ps 0.05MPa
|
0.15 ~3
|
0.15 ~3
|
0.2 ~8
|
0.2 ~8
|
2~20
|
2~20
|
4~50
|
4~50
|
6~100
|
6~100
|
|
|
|
注:
1、液体>140℃、气体>80 ℃时阀倒装;
2、Z值:噪音衡量系数,该值用来衡量噪音大小,具体计算请咨询标柏阀门工程师
注:介质流体非水时流量范围需换算。
※DN150以上介质温度为140℃至200℃时配隔离罐及加长件。
※※特殊要求可提供不锈钢。
※※※应注意实际工作压力与工作温度之间的关系。
滚动膜片分适用于水、蒸汽或油及其它介质,订货时应注明介质种类(是否需要耐油)。
自力式流量调节阀执行器技术参数
有效面积(cm2)
|
280
|
600
|
有效压力(MPa)
|
0.02
|
0.05
|
允许上、下膜室之间压差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
公称压力
|
PN40/PN16
|
材质
|
膜盖
|
铸钢
|
滚动膜片
|
EPDM或FKM夹纤维※
|
控制管线、接头
|
铜或钢管8×1,卡套式接头M12×1.25
|
隔离罐
|
140℃以上时用
|
加长件DN150~250
|
140℃以上时用
|
注:※EPDM适用于水、蒸汽及气体介质,FKM适用于油、水、蒸汽及气体介质,订货时应注明介质种类(是否需要耐油)。
□自力式流量调节阀安装示例
1、现场安装的几点说明
a、现场**:安装流量阀的管道事先不应有压力,流量阀前后的切断阀应关闭。在进行焊接前,应采取适当的防火措施。
b、控制性能:配管系统压力损失应与计算流量阀尺寸时所考虑的损失相一致,进出口应尽量保证一定的直管段(一般为5D~10D),以保证所需的控制性能。
c、安装位置:应有足够的空间,便于操作人员安装、调整流量阀,以及保证流量阀和附件的就地拆装和维护的可能性。
d、过滤器:为保证流量阀的正常使用,安装时应在流量阀前安装过滤器,并定期清洗。在有蒸汽的厂房内,应有足够的排水管道和通风系统。
e、流量阀组:一般在工艺过程配管中均安装切断阀和旁路阀配成阀组以适应设备连续操作的需要。维修和出现意外情况时,用切断阀隔离,用旁路阀调节推荐下面的布置方式。
f、为便于调整,应在阀后(或阀前)近阀处易观察的适当位置加装显示流量计。
2、自力式流量调节阀实地安装
A、安装人员首先应认识到流量阀是一种精密的仪表设备,不准碰撞、跌摔以免损坏,影响产品性能。
B、在初次开工前和停工检修后应先冲洗配管系统,然后安装流量阀并应保证管道内压力不超过流量阀的极限值。
C、注意务必按流量阀所示的介质流动方向(阀体上的箭头)安装流量阀。
D、流量阀应该垂直倒立安装在管道上。即执行器在下,控制阀在上,如图10所示。这样可以保证介质的温度不会传递到执行器。当介质温度低于80℃时,则流量阀必须倒立安装,即执行器向下安装。在阀自重较大或有震动的场合应加支撑架。
3、控制阀和执行器的连接
一般情况下,控制阀与执行器是在连接、调试合格后出厂的。如用户需分开发运时,应注意到货后连接调试后使用,首先使用联接螺母把执行器锁紧在阀盖上,然后使用铜管或钢管把(+)和(+)接口相连,(-)和(-)接口相连(铜管8×1卡套式接头M12×1.25),如图所示。
【执行机构技术参数】
自力式流量调节阀执行机构参数
有效面积(cm2)
|
250
|
630
|
有效压力(MPa)
|
0.02;0.05
|
允许上下膜室之间压差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
材质
|
膜盖:钢板镀锌;膜片:EPDM或FKM夹纤维
|
控制管线、接头
|
铜管或钢管
|
【连接尺寸】
自力式流量调节阀外形尺寸(mm)
公称通径
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
L
|
130
|
150
|
160
|
180
|
200
|
230
|
290
|
310
|
350
|
400
|
480
|
600
|
730
|
B
|
121
|
212
|
238
|
238
|
240
|
240
|
275
|
275
|
380
|
380
|
295
|
325
|
372
|
R
|
263
|
380
|
H
|
150
|
520
|
订货须知:
一、① 自力式流量调节阀产品名称与型号②口径③是否带附件以便我们的为您正确选型④ 自力式流量调节阀使用压力⑤使用介质的温度。
二、若已经由设计单位选定公司的自力式流量调节阀型号,请型号直接向我司销售部订购。
三、当使用的场合非常重要或环境比较复杂时,请您尽量提供设计图纸和详细参数,由我们申弘阀门的技术为您审核把关。产品所属调节阀系列,感谢您访问我们申弘阀门的网站如有任何疑问.您可以致电给我们,我们一定会尽心尽力为您提供上等的服务。如需要了解更多其它阀类产品的信息可以点击减压阀查看。
自力式流量调节阀产品概述:
ZZLP型自力式流量调节阀(以下简称流量阀)是一种无需外来能源,依靠被调介质自身的压力变化进行自动调节流量的节能产品,具有测量、执行、控制的综合功能。广泛适用于城市供热、供暖系统及石油、化工、冶金、轻工等工业部门自控系统。本产品可用于非腐蚀性(*高温度200C)的液体、气体和蒸汽等介质的流量控制。 自力式流量调节阀(以下简称流量阀)是一种无需外来能源,依靠被调介质自身的压力变化进行自动调节流量的节能产品,具有测量、执行、控制的综合功能。广泛适用于城市供热、供暖系统及石油、化工、冶金、轻工等工业部门自控系统。本自力式高压调节阀产品可用于非腐蚀性(*高温度200℃)的液体、气体和蒸汽等介质的流量控制。上海申弘阀门有限公司主营阀门有:减压阀(组合式减压阀,可调式减压阀,自力式减压阀
□自力式流量调节阀产品的结构及工作原理
阀门气动装置**、可靠、成本低,使用维修方便,是阀门驱动结构中的一大分支。目前气动装置在具有防爆要求的场合应用较多。阀门气动装置采用气源的工作压较低,一般不大于 0.82MPa。又因结构尺寸不宜过大,因而阀门气动装置的总推力不可能很大。
超高压气动减压阀的工作原理如图1所示。当压头无外力作用时,气源来的气体由输入口进入阀体下部气室,进气阀门在气压和复位弹簧的作用下与进气阀门座压紧,阀输出口无气体输出。当压头受外力F作用时,压头下移,通过平衡弹簧压缩复位弹簧1,将排气阀门压下与排气阀门座接触,使输出口与大气隔离,压头继续下移,顶开进气阀门,压缩空气由进气阀门控制的通道进入阀后面的执行元件气缸。随着气缸压力的增加,进气阀门的开度逐渐减小,直到输出口压力p2与压头上的作用力相平衡时进气阀门关闭。当外力消除后,进气阀门在气压和复位弹簧2的力作用下,向上移动关闭。与此同时,压头与排气阀门在复位弹簧1的力及排气压力的作用下复位,排气口开启,原输出的气体由排气阀门经消声器排入大气。
现在再来研究排气阀门处于某一平衡位置时的状态。忽略压头、排气阀门等的重力和摩擦力,排气阀门受力平衡方程为:
F=p1A1+p2(A2-A1)+Fs+Ff(1)
式中:Fs――两个复位弹簧的弹力之和;
Ff――密封圈的摩擦力;
A1、A2――分别为进、排气阀门的有效受压面积,
A1=π(d12-d012)/4,
A2=π(d22-d022)/4;
d――排气阀门座直径;
d01――顶杆下段直径;
d02――顶杆上段直径。
由式(1)知,阀的输出压力p2与压头上的作用力F成比例。
超高压气动减压阀的工作原理
3、设计和计算
设计超高压气动减压阀一般是先根据给定的设计参数和工作条件,选择阀的结构型式,然后进行结构参数的选择和计算。
通常给定的参数有:气源压力、阀*大输出压力、通气能力、*大操纵力和行程等。设计和计算的内容有:选择的结构型式,据通气能力和工作压力确定阀的结构尺寸,据行程和操纵力设计平衡弹簧等。
阀的结构设计重点在于进气阀门、排气阀门和活门座的密封结构,因为气体粘度小,且工作压力高,容易泄漏。阀的结构见图1。
(1)通气能力计算
阀的通气能力是指在给定的气源压力、阀输出压力、执行元件气缸及阀后管道的容积的情况下,阀的充气、排气时间。
通气能力取决于进气通道和排气通道的面积。阀在充气和排气过程中时间很短,我们忽略热交换的影响,即绝热充气和绝热排气。另外,根据阀的工作压力,阀是以音速充气和音速排气。因此阀的进气通道有效面积Aa按下式计算[2]:
式中:V――充气总容积;
K――比热比,绝热充气时,K=1.4;
T――空气的温度,标准空气的温度T=293.15K;
t1――充气时间;
R――气体常数,R=287.1N*m/kg/K;
p1――阀输入口压力;
p2――阀输出口压力;
p20――气缸内在充气开始前的压力。
∵A1=Aa
∴根据结构(见图1和图2),进气孔直径
按等面积原理,进气阀门与阀门座的轴向距离(开度)
hc≥(d12-d012)/(4d1)(4)
放气通道有效面积按下式计算
式中:t2――排气时间;
p20――气缸内排气初始压力;
pa――外界压力。
其它符号意义同式(3)。
放气孔直径(见图1和图2)
放气阀门与阀门座的轴向距离(开度)
h2≥(d22-d022)/(4d)(7)
(2)排气阀座直径的计算
由阀的工作原理知道,排气阀门座直径d的大小直接影响阀的调压精度。若其直径大,则阀的调压精度高;反之,则阀的调压精度低。但是,排气阀门座直径又受到操纵力的限制。排气阀门座直径(见图3(b))可由式(1)得到
式中:Fmax――给定的*大操纵力。
在满足操纵力值的前提下,排气阀门座直径尽可能取大值。
(3)进、排气阀门的设计
进、排气阀门的设计主要包括结构型式、材料的选取和几何尺寸的确定。阀门结构采用金属包胶阀门(所谓金属包胶阀门就是将橡胶直接硫化在金属骨架上)。它利用了橡胶材料弹性高和密封比压低的优点,使阀门在工作过程中具有良好的补偿功能;另外利用了金属材料的强度和刚度。阀门加工制造工艺性好,制造成本低廉。
橡胶材料的选择主要根据其机械性能和阀的工作温度。
硫化橡胶的厚度根据阀门座型面高度h选取,橡胶压缩量在(20~25)%为宜。
进、排气阀门的金属骨架宜用黄铜,因其与橡胶的结合性能好。
(4)进、排气阀门座型面的设计
阀门座型面与阀门的橡胶面直接接触,在工作过程中使胶面变形,起密封作用,而且对阀的寿命影响很大。阀门座型面结构如图2所示(其中:图2(a)为进气阀门座,图2(b)为排气阀门座)。图中高度h范围内为阀门座型面,R为密封面。R值小,阀的灵敏度高;R值大,阀的寿命长。经优化设计,R在 0.3~0.5范围内取值较好。阀门座型面的粗糙度同样也影响阀的密封性和寿命,粗糙度Ra应不大于0.4μm
图2中b为支承面。它是用来限制胶面过度变形,起保护胶面的作用。
(5)平衡弹簧的设计
根据阀的性能分析,平衡弹簧与排气阀门座直径一样,直接影响阀的调压精度。减压弹簧的刚度越小,阀的调压精度越好。但是刚度太小,弹簧行程过长。它受到给定行程的限制,应根据给定的参数设计弹簧刚度:
k=Fmax/(h1+h2)(9)
有了弹簧刚度、弹力和行程,便可���行弹簧的设计了。两个复位弹簧的刚度可设计成相同,而且,其刚度小于平衡弹簧的刚度。
一、阀门气动装置的使用条件
使用条件
气源工作压力 0.4~0.7(MPa)
环境温度和介质温度 5~60(℃)
活塞工作速度和叶片径线速度 10~500(mm/s)
电磁控制输入信号电流 4~20mA
二、阀门气动装置的分类
阀门气动装置按其结构特点分为三种型式:薄膜式气动装置、气缸或气动装置、摆动式气动装置。此外还有气动马达式气动装置。
气动装置分类
薄膜式 1、薄膜气缸
2、膜片 ①盘形膜片 ②平膜片
3、弹簧
4、活塞杆
气缸式 1、气缸 ①单气缸 ②双气缸
2、活塞与活塞环 ① O形密封圈 ② J 形密封圈 ③ U 形密封圈 ④ V 形密封圈
3、活塞杆
4、手动操作机构
5、气路附件 ① 回路系统 ② 信号返回路 ③ 空气过滤器 ④ 减压阀油雾器 ⑤ 控制换向阀
摆动式 1、缸体
2、定子
3、转子
4、叶片
三、各类气动装置的结构特点
一、选择依据介绍:
1.操作推力阀门电动装置的主机结构有两种:一种是不配置推力盘,直接输出力矩;另一种是配置推力盘,输出力矩通过推力盘中的阀杆螺母转换为输出推力。
2.操作力矩操作力矩是选择阀门电动装置的*主要参数,气动执行器输出力矩应为阀门操作*大力矩的1.2~1.5倍。
3.阀杆直径对多回转类明杆阀门,如果电动装置允许通过的*大阀杆直径不能通过所配阀门的阀杆,便不能组装成电动阀门。因此,电动装置空心输出轴的内径必须大于明杆阀门的阀杆外径。对部分回转阀门以及多回转阀门中的暗杆阀门,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槽的尺寸,使组装后能正常工作。
4.输出轴转动圈数阀门电动装置输出轴转动圈数的多少与阀门的公称通径、阀杆螺距、螺纹头数有关,要按M=H/ZS计算(M为电动装置应满足的总转动圈数,H为阀门开启高度,S为阀杆传动螺纹螺距,Z为阀杆螺纹头数)。
5.气动阀门执行器有其特殊要求,即必须能够限定转矩或轴向力。通常阀门电动装置采用限制转矩的连轴器。当电动装置规格确定之后,其控制转矩也就确定了。
6.输出转速阀门的启闭速度若过快,易产生水击现象。因此,应根据不同使用条件,选择恰当的启闭速度。
气动装置结构特点
型式 特点
薄膜式 行程短,<40mm,结构紧凑,灵活,无手动机构
气缸式 行程长,必要时需加缓冲机构,出力不够采用双气缸结构,有手动和手气动切换结构
摆动式 结构简单,成本低,往复运动直接变成旋转运动
气动马达式 可以直接代替阀门电动装置的电动机而成为气动装置,因而可具有电动装置的力矩控制等功能,但结构复杂
(3)阀门液动装置的正确选择
由于阀门液动装置可以获得很大的输出力矩,故当驱动阀门需要很大的力矩时可采用
液压驱动装置。
在正确选择阀门驱动装置时还应看到:在所有阀门驱动装置中,电动和薄膜式气动装置应
用*广。电动装置主要用在闭路阀门上;薄膜式气动装置主要用在调节阀上;电磁传动主要用
于小口径阀门上;置人式的波纹管传动装置主要用在阀瓣的行程不大的阀门上和有腐蚀性和
毒性的介质中,但它的使用范围住往受控制主传动装置的辅助的先导装置的限制。
选择阀门驱动装置,对阀门驱动装置不可忽视的一项特殊要**,必须能够限定转矩
或轴向力,阀门电动装置采用限制转矩的联轴器。在液动和气动驱动装置中,其*大作用
力取决于膜片或活塞的有效面积以及驱动介质的压力。也可以用弹簧来限制所传递的作
用力。
压、液压或其组合形式的动力源来驱动,其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来
控制。
由于阀门驱动装置应有的工作特性和利用率取决于阀门的种类、装置的工作规范以及
阀fj在管线或设备上的位置。因此,阔门驱动装置正确的选择与阀门类型与技术参数戚戚
相关。正确选择阀门驱动装置的依据是:
①阀门的型式、规格与结构。
②阀门的启闭力矩(管道压力、阀门的*大压差)、推力。
③*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、螺矩、旋转方向。
本产品由阀体平板节流阀、调节阀座、阀芯、压力补偿平衡波纹管、上下膜盖、膜片、有效压力弹簧所组成,其具体结构如图1、2所示。
当被控介质流体阀前压力P1首先经可变节流阀再经调节阀阀座流向阀后,可变节流阀端平面与阀座上部通径d0形成柱状的节流面积d0F,其值d0F=S·π·d0,当小于调节阀的通径截面时,流体将被节流。在d0的近二侧将形成一定的压力差△PS=P1-PS,称为有效压力。根据流体力学的伯努里方程可确定流体的流量Q=a,a为综合流量系数。因此测得△PS的大小即可表示被控流体的实际流量大小。
节流阀的流通截面积d0F=S·π·d0,因此改变S值时节流面积d0F即发生变化。S越大其对应的流量越大。因此调整S值的大小即可实现流量设定值的调整。
P1及PS压力通过管线分别被引入上、下膜室,其压力差△PS作用于膜片F所产生的向上推力,将被有效压力弹簧压缩位移S所产生的反力相平衡即(P1-PS)F膜=S1K,S1阀门位移、K有效压缩弹簧刚度,由于阀座上下流通截面基本相同故S1=S,因此调节阀芯始终工作在设定的S值即流量值位置起流量调节作用。
当由于工艺过程的原因,流经阀的流量增加时,即负荷增加时PS首先下降(P1-PS)值增加对F膜的作用力向上,使阀芯靠近阀座,使PS增加。当有效压缩弹簧压缩位移的增量所产生的反力与(P1-PS)的增量作用在F膜上的力相平时,阀芯即静止,此时阀芯的位置S2与原设定的流量对应S1将有一定的偏差,也就是说调节阀起到了一定的调节作用。流量将回到设定值允许的误差范围内。
反之负荷流量减少时,调节动作相反也能起到调节作用。
为提高流量调节阀的调节精度,产品带有压力平衡器,其作用在于补偿阀前压力P1、PS,阀后压力P2波动所造成的流量误差,PS压力通过阀芯连杆中间孔引入平衡波纹管的外室,P2压力引入波纹管内室,设计取波纹管作用面积等于阀座的流通截面,从而使PS及P2作用于阀芯上的力抵消,阀芯的位置只取决于有效压力△PS大小,提高流量调节精度。
□自力式流量调节阀产品的型号
产品型号ZZLP-16、25、40(软、硬密封型)
Z:执行器大类 Z:自力式阀 L:流量调节阀 P:单座阀 16:PN1.6MPa
□自力式流量调节阀外形尺寸及重量
1、控制阀外形尺寸如图3、图4及表所示。
自力式流量调节阀技术参数:
ZZLP型自力式流量调节阀技术参数
公称通径DN(mm)
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
Kvs值
|
3.2
|
5
|
8
|
12.5
|
20
|
32
|
50
|
80
|
125
|
160
|
320
|
450
|
630
|
有效压力的*大流量(m3/h)
|
0.02
MPa
|
1.5
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
14
|
22
|
36
|
55
|
70
|
140
|
200
|
280
|
0.05
MPa
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
12
|
22
|
36
|
55
|
85
|
110
|
220
|
320
|
450
|
PN16*大压差 △P (MPa)
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
PN40*大压差 △P (MPa)
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
*高工作温度
|
液体:≤140°C; 气体:≤80°C
|
配隔离罐:≤200°C
|
允许泄漏量
|
4×10-4×阀额定容量
|
规定试验条件下
|
10气泡/min
|
20气泡/min
|
40气泡/min
|
压力平衡元件
|
波纹管
|
滚动膜片
|
公称压力
|
PN16(1.6MPa) PN40(4.0MPa)
|
阀体材质
|
铸钢
|
阀芯材质
|
不锈钢,软密封为聚四氟乙烯+0Cr18Ni9
|
*大工作压力
|
公称压力 注意△Pmax
|
设定流量范围m3/P 介质:水
|
△Ps 0.02MPa
|
0.15 ~2
|
0.15 ~2
|
0.15 ~5
|
0.15 ~5
|
1.5 ~12
|
1.5 ~12
|
2.5 ~30
|
2.5 ~30
|
4~70
|
4~70
|
|
|
|
△Ps 0.05MPa
|
0.15 ~3
|
0.15 ~3
|
0.2 ~8
|
0.2 ~8
|
2~20
|
2~20
|
4~50
|
4~50
|
6~100
|
6~100
|
|
|
|
注:
1、液体>140℃、气体>80 ℃时阀倒装;
2、Z值:噪音衡量系数,该值用来衡量噪音大小,具体计算请咨询标柏阀门工程师
注:介质流体非水时流量范围需换算。
※DN150以上介质温度为140℃至200℃时配隔离罐及加长件。
※※特殊要求可提供不锈钢。
※※※应注意实际工作压力与工作温度之间的关系。
滚动膜片分适用于水、蒸汽或油及其它介质,订货时应注明介质种类(是否需要耐油)。
自力式流量调节阀执行器技术参数
有效面积(cm2)
|
280
|
600
|
有效压力(MPa)
|
0.02
|
0.05
|
允许上、下膜室之间压差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
公称压力
|
PN40/PN16
|
材质
|
膜盖
|
铸钢
|
滚动膜片
|
EPDM或FKM夹纤维※
|
控制管线、接头
|
铜或钢管8×1,卡套式接头M12×1.25
|
隔离罐
|
140℃以上时用
|
加长件DN150~250
|
140℃以上时用
|
注:※EPDM适用于水、蒸汽及气体介质,FKM适用于油、水、蒸汽及气体介质,订货时应注明介质种类(是否需要耐油)。
□自力式流量调节阀安装示例
1、现场安装的几点说明
a、现场**:安装流量阀的管道事先不应有压力,流量阀前后的切断阀应关闭。在进行焊接前,应采取适当的防火措施。
b、控制性能:配管系统压力损失应与计算流量阀尺寸时所考虑的损失相一致,进出口应尽量保证一定的直管段(一般为5D~10D),以保证所需的控制性能。
c、安装位置:应有足够的空间,便于操作人员安装、调整流量阀,以及保证流量阀和附件的就地拆装和维护的可能性。
d、过滤器:为保证流量阀的正常使用,安装时应在流量阀前安装过滤器,并定期清洗。在有蒸汽的厂房内,应有足够的排水管道和通风系统。
e、流量阀组:一般在工艺过程配管中均安装切断阀和旁路阀配成阀组以适应设备连续操作的需要。维修和出现意外情况时,用切断阀隔离,用旁路阀调节推荐下面的布置方式。
f、为便于调整,应在阀后(或阀前)近阀处易观察的适当位置加装显示流量计。
2、自力式流量调节阀实地安装
A、安装人员首先应认识到流量阀是一种精密的仪表设备,不准碰撞、跌摔以免损坏,影响产品性能。
B、在初次开工前和停工检修后应先冲洗配管系统,然后安装流量阀并应保证管道内压力不超过流量阀的极限值。
C、注意务必按流量阀所示的介质流动方向(阀体上的箭头)安装流量阀。
D、流量阀应该垂直倒立安装在管道上。即执行器在下,控制阀在上,如图10所示。这样可以保证介质的温度不会传递到执行器。当介质温度低于80℃时,则流量阀必须倒立安装,即执行器向下安装。在阀自重较大或有震动的场合应加支撑架。
3、控制阀和执行器的连接
一般情况下,控制阀与执行器是在连接、调试合格后出厂的。如用户需分开发运时,应注意到货后连接调试后使用,首先使用联接螺母把执行器锁紧在阀盖上,然后使用铜管或钢管把(+)和(+)接口相连,(-)和(-)接口相连(铜管8×1卡套式接头M12×1.25),如图所示。
【执行机构技术参数】
自力式流量调节阀执行机构参数
有效面积(cm2)
|
250
|
630
|
有效压力(MPa)
|
0.02;0.05
|
允许上下膜室之间压差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
材质
|
膜盖:钢板镀锌;膜片:EPDM或FKM夹纤维
|
控制管线、接头
|
铜管或钢管
|
【连接尺寸】
自力式流量调节阀外形尺寸(mm)
公称通径
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
L
|
130
|
150
|
160
|
180
|
200
|
230
|
290
|
310
|
350
|
400
|
480
|
600
|
730
|
B
|
121
|
212
|
238
|
238
|
240
|
240
|
275
|
275
|
380
|
380
|
295
|
325
|
372
|
R
|
263
|
380
|
H
|
150
|
520
|
订货须知:
一、① 自力式流量调节阀产品名称与型号②口径③是否带附件以便我们的为您正确选型④ 自力式流量调节阀使用压力⑤使用介质的温度。
二、若已经由设计单位选定公司的自力式流量调节阀型号,请型号直接向我司销售部订购。
三、当使用的场合非常重要或环境比较复杂时,请您尽量提供设计图纸和详细参数,由我们申弘阀门的技术为您审核把关。产品所属调节阀系列,感谢您访问我们申弘阀门的网站如有任何疑问.您可以致电给我们,我们一定会尽心尽力为您提供上等的服务。如需要了解更多其它阀类产品的信息可以点击减压阀查看。