1．概述
隨著我國冶金和石化行業(yè)的飛速發(fā)展，閥門行業(yè)蝶閥口徑不斷增大，對蝶閥的驅(qū)動方式也提出了更高的要求，控制要求越加嚴(yán)格。要使蝶閥驅(qū)動裝置以更大扭矩滿足大型電廠及冶金行業(yè)的使用，就要求裝置的控制扭矩可從1000N·m至45000N·m，啟閉速度從O.5S至5S。
2．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電液聯(lián)動快關(guān)閥配套裝置是為適應(yīng)石化工業(yè)和冶金行業(yè)日益發(fā)展的需要而研制開發(fā)的新型產(chǎn)品。主要由三偏心蝶閥、驅(qū)動裝置(機(jī)械傳動機(jī)構(gòu))、集成式液壓裝置、電氣控制裝置、防爆控制箱(大多用于煤氣系統(tǒng))等組成。
2.1 三偏心蝶閥
三偏心多層次金屬密蝶閥由閥體、蝶板、多層次密封圈、閥桿、支架等組成，三偏心多層次密封蝶閥，在傳統(tǒng)的雙偏心結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上又增加了角偏心設(shè)計(jì)，使閥門啟閉時(shí)密封副瞬時(shí)接觸，瞬時(shí)脫離，消除了摩擦和卡擠，密封面無磨損，耐高溫，啟閉靈活、輕松，密封可靠，使用壽命長。
2．2 驅(qū)動裝置(機(jī)械傳動機(jī)構(gòu))
驅(qū)動裝置主要由驅(qū)動器，液壓油缸，而驅(qū)動器又包括驅(qū)動軸，連桿，拔又，行程開關(guān)等組成。液壓油缸包括油缸和活塞。當(dāng)液壓系統(tǒng)向油缸提供壓力油時(shí)，液壓缸的活塞桿帶動驅(qū)動器軸，驅(qū)動器軸帶動連桿和拔叉，連桿和拔叉又帶動蝶閥的蝶板開啟和關(guān)閉。蝶閥開閉的角度可通過驅(qū)動器上指示裝置能準(zhǔn)確顯示。
2．3 集成式液壓裝置
液壓集成裝置主要由電機(jī)、油箱、油泵、電磁閥、電接點(diǎn)壓力表、溢流閥、蓄能器等部件組成。
油箱、油泵和蓄能器組成獨(dú)立密閉的動力油源系統(tǒng)，在常態(tài)下油泵向系統(tǒng)供油，自動保持系統(tǒng)壓力，實(shí)現(xiàn)閥門開度位置的相對穩(wěn)定性。在工作狀態(tài)下，液壓執(zhí)行器受控于電磁閥，依靠系統(tǒng)控制油壓和蓄能器的能量釋放，控制油缸滑閥，通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動閥門，實(shí)現(xiàn)電液快關(guān)、正常關(guān)閉。電磁閥用于換向，蓄能器用于蝶閥的快關(guān)動作提供能源。蓄能器規(guī)格的選擇必須經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)快關(guān)的要求。為了保證液壓油缸的長久穩(wěn)定的運(yùn)行，就需要密封圈具有抗磨性能強(qiáng)，回油性能良好，低摩擦、抗爬行性能好。集成式液壓裝置主要零件如下圖2。
2．4 電氣控制裝置
電氣控制裝置由操作元件、控制器、顯示和報(bào)警單元及電控箱組成。
電控箱采用繼電器等元件組成。主回路電壓AC380V，控制回路由可編程控制器(PLC)控制。所有的輸入、輸出信號均由PLC來處理，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性及操作性。
(1)遠(yuǎn)程控制信號送入控制柜中的接線端子，信號由端子臺輸送到PLC的模擬量輸入端，通過PLC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，此數(shù)字信號作為遠(yuǎn)程控制時(shí)的主令信號。
(2)操作單元有自動、手動、遠(yuǎn)方和就地操作方式，對閥門實(shí)現(xiàn)快速關(guān)閉、正常開啟、正常關(guān)閉、閥門停止、閥門活動試驗(yàn)功能。設(shè)有與遠(yuǎn)方操作功能相同的手動就地操作方式，以便調(diào)整試驗(yàn)和事故狀態(tài)下的緊急處理。在自動方式下，接受汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉或油開關(guān)跳閘等保護(hù)信號，實(shí)現(xiàn)閥門快速關(guān)閉。留有遠(yuǎn)方控制接口，I/O點(diǎn)如下，DO1：開閥；D02：關(guān)閥；D03：停閥；DO4：快關(guān)閥；D05：活動快關(guān)閥；D06：事故連鎖快關(guān)。DIl：閥門故障；D12：閥全開；D13：閥全關(guān)；D14：快關(guān)閥活動；D15：油壓正常；D16：油壓過低；D17：油液污染；D18：運(yùn)行超時(shí)。
(3)控制器接受操作單元信息，進(jìn)行邏輯判斷輸出功能指令，控制電磁閥，實(shí)現(xiàn)各種功能控制。電磁閥為常態(tài)失電，帶電工作，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性?？刂破鬟€接受系統(tǒng)油壓信號，控制油泵的啟停，使油系統(tǒng)在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)。
(4)電控箱控制面板的顯示和報(bào)警單元有：電源指示、開閥門到位、關(guān)閥到位、閥門試驗(yàn)、油泵啟動、油壓正常、油壓過低、油液污染、停閥指示、閥門故障。帶有就地、自動、遠(yuǎn)程切換功能。
3．技術(shù)特性
3.1 參數(shù)
型號EFKGD243H
閥門工稱壓力0.25MPa
公稱通徑1400mm
工作溫度≤425℃
閥門控制方式 電液聯(lián)動
閥門連接方式 法蘭連接
3．2 特點(diǎn)
(1)閥門輸出扭矩22000N·m。
(2)電控箱根據(jù)環(huán)境可選擇防爆控制箱，具有防爆性，安全可靠，電控箱內(nèi)還可配保安電源繼續(xù)操縱閥門實(shí)現(xiàn)控制功能。
(3)具有遠(yuǎn)程和就地二種控制方式，符合自動化要求。
(4)傳動機(jī)構(gòu)選進(jìn)，傳動精度高，簡單易操作。
(5)當(dāng)電液動故障時(shí)，可用手動泵啟動，保證系統(tǒng)安全。
(6)主要工作元件采用進(jìn)口產(chǎn)品，大大提高了其使用壽命。
(7)結(jié)構(gòu)合理，造型美觀，分體式結(jié)構(gòu)。即液壓站、現(xiàn)場控制箱與閥門分開，避免了因管道震動對控制元件、執(zhí)行元件的損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性，大大延長控制系統(tǒng)的使用壽命。
(8)具有泵與閥的聯(lián)鎖功能。
4.安裝組合圖
5．工作性能
(1)自動充液接通電源，油泵電機(jī)啟動，向蓄能器充液，蓄能器的壓力上升到壓力上限，油泵電機(jī)停機(jī)，油壓正常指示燈亮，當(dāng)蓄能器的壓力下降到壓力下限，油泵電機(jī)啟動，如此循環(huán)完成自動充液過程。
(2)開閥或關(guān)閥啟動運(yùn)行，PLC收到信號后，通過邏輯處理發(fā)出指令，高壓油輸入到雙作用油缸的無桿腔，從而帶動拔又及閥門軸，使蝶閥的蝶板開啟或關(guān)閉，即可實(shí)現(xiàn)閥門的開啟或關(guān)閉。通過液壓集成裝置上的兩對單向節(jié)流閥可調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)閥門開啟速度，定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，此速度可根據(jù)用戶的要來定。當(dāng)PLC接收到全開位置的信號后，PLC仍持續(xù)發(fā)出指令一段時(shí)間，確保閥門達(dá)到全開位置。
(3)快關(guān)啟動運(yùn)行，PLC接收到快關(guān)信號后，通過邏輯處理發(fā)出指令，高壓油輸入到雙作用油缸的有桿腔，即可實(shí)現(xiàn)閥門的快速關(guān)閉，關(guān)閉速成度≤O.5S，這時(shí)系統(tǒng)也處快關(guān)閥門動作狀態(tài)，防止出現(xiàn)管路蒸汽或水繼續(xù)倒流事故，確保管網(wǎng)及泵站安全運(yùn)行。
(4)遠(yuǎn)控 可利用電控箱本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制接口，如用戶已接人使用，便可通過用戶遠(yuǎn)程控制室內(nèi)的開關(guān)信號實(shí)現(xiàn)與本系統(tǒng)電控箱相同的控制功能。設(shè)有遠(yuǎn)程開閥，遠(yuǎn)程關(guān)閥，遠(yuǎn)程快關(guān)閥。
(5)保位 當(dāng)PLC未收到任何指令時(shí)，也就不能發(fā)出任何指令，電機(jī)、齒輪泵、油缸活塞桿就不能做任何運(yùn)動，閥門可停在任意位置，由于設(shè)備中的液壓元件采用的是進(jìn)口無泄漏式元件，液壓鎖鎖定執(zhí)行器油缸開閥與關(guān)閥兩個(gè)工作腔，使閥門能長期保持相對開度位置。
(6)緩沖為了減小閥門在快關(guān)過程中形成的沖擊，在雙作用油缸中設(shè)置了單向節(jié)流閥，所以在閥門關(guān)至10％的行程時(shí)，即當(dāng)閥板接近于全關(guān)位置時(shí)能減速關(guān)閉。
(7)聯(lián)鎖功能 與泵或汽機(jī)聯(lián)鎖，開閥時(shí)可延時(shí)3～6秒，便于泵的啟動。當(dāng)泵斷電或其他事故時(shí)，快關(guān)閥可迅速關(guān)閉閥門，防止介質(zhì)倒流對泵的水擊。
(8)閥門的活動試驗(yàn)功能 為防止閥門在長期全開狀態(tài)下出現(xiàn)卡澀，影響機(jī)組安全運(yùn)行，閥門設(shè)有在線活動試驗(yàn)功能，活動試驗(yàn)范圍為閥門全行程的15％。
(9)狀態(tài)顯示及故障報(bào)警對閥門開啟、關(guān)閉及快關(guān)等工作狀態(tài)進(jìn)行顯示，同時(shí)對驅(qū)動器錯(cuò)誤、開關(guān)閥時(shí)間過長、油壓過低等故障進(jìn)行監(jiān)測和報(bào)警。
6．結(jié)語及應(yīng)用
電液聯(lián)動快關(guān)蝶閥裝置可安裝在冶金行業(yè)高爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)，防止管內(nèi)煤氣回火，電力行業(yè)汽輪機(jī)抽氣管路上和給水系統(tǒng)上，當(dāng)系統(tǒng)出危急工況時(shí)，實(shí)現(xiàn)抽汽管路或泵站的緊急切斷，快速關(guān)閉時(shí)間小于O.5S，阻止管路系統(tǒng)的蒸汽倒人汽輪機(jī)，保護(hù)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，或阻止管路系統(tǒng)中的水倒人泵內(nèi)，確保泵站安全運(yùn)行。
我公司開發(fā)研制的DNl400mm，壓力為O.25MPa帶防爆控制箱的電液聯(lián)動蝶閥裝置，已廣泛投入某鋼廠使用，鋼廠系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，給用戶帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。該產(chǎn)品在2008北京閥門博覽會上受到國內(nèi)外專家和用戶的一致好評，市場前景廣闊。
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