氣動法蘭式球閥設計選型方案

【資料簡介】

一，氣動法蘭式球閥設計選型方案管路設計
是一個單轉90°轉換閥。氣動執行器（氣動頭）在氣源壓力的作用下推動活塞以驅動閥門執行開關動作。氣動閥門使用0.3到0.8 MPa的供氣壓力。它們通常配備以下組件來過濾減壓閥，電磁閥，限位開關，氣動頭和其他組件。根據閥門的故障，閥門的作用將分為氣動閥門，單作用和雙作用球閥兩類。氣動球閥廣泛適用于天然氣、油品、化工、冶金、造紙、電力、礦業、印染、生物制藥、日用化工、食品飲料、水處理及空氣處理等行業的流體控制或調節控制，與自動化氣動儀表配套使用。   單作用氣動執行器學名彈簧活塞式氣缸，常用于對管路系統對開關閥有需要自動復位的場所。氣動單作用執行器工作原理：單作用氣動執行器內部帶有圓柱形高強度彈簧，在突然斷氣的情況下，依靠彈簧的彈性作用氣缸活塞推動氣缸連桿恢復到出廠設置位置。單作用氣動閥門出廠前均會根據現場工況設置閥常開或常閉狀態，常開型：通氣關、斷氣開，常閉型：通氣開、斷氣關。單作用氣缸特點結構簡單、有效行程小、耗氣量少。

       雙作用氣動執行器學名氣動活塞式氣缸，雙作用氣動執行器是指由內部兩個活塞分別輸入壓縮空氣，以實現雙向運動的氣動執行器。雙作用氣動執行器對比單作用市場應用量要大得多的多。氣動雙作用執行器工作原理：因雙作用氣動執行器與單作用不同沒有復位彈簧，所以需要氣缸的活塞前進或者后退都能輸出力，推力或者拉力。氣源從活塞上腔進時,連桿向下運動。氣源從活塞下腔進時,連桿向上運動。雙作用氣缸特點結構簡單、行程可根據需要選擇。需要注意的是氣缸若不帶緩沖裝置，當活塞運動到終端時，特別是行程長的氣缸，活塞撞擊端蓋的力量很大，容易損壞零件。

氣動閥門執行器接口尺寸主要有五種分別為：

內螺紋2分=G1/4"，6.6mm；

內螺紋3分=G3/8"，9.5mm；

內螺紋4分=G1/2"，12.7mm；

內螺紋6分=G3/4"，19.1mm；

內螺紋1寸=G1"，25.4mm。

       兩類氣缸屬氣動雙作用應用，因其體積小、重量輕、開關速度快，常用于氣動軟密封對夾蝶閥D671X、氣動鑄鋼球閥Q641F等開關閥門上。

氣動法蘭式球閥設計選型方案工作原理圖
圖1雙作用氣動球閥工作原理圖（1.氣動頭2.電磁閥3.過濾器減壓閥4.空氣源）
是雙作用氣動球閥的示意圖。壓縮空氣（氣源）首先通過過濾減壓閥，除去其中含有的水分，油和固體塵粒，并將系統壓力調整到設定值以提供穩定的空氣壓力。然后，氣體從端口b流入電磁閥入口端口a，進入氣動頭，推動活塞，排氣通道為d-E。線圈通電后，電磁閥改變方向，氣體從端口d流向氣動頭。將活塞向相反方向推行動，排氣管道是b?c。
單作用氣動球閥的工作原理圖
單作用氣動球閥工作原理圖（1.氣動頭2.電磁閥3.過濾器減壓閥4.空氣源）
是的示意圖。如前所述，壓縮空氣首先通過過濾減壓閥。當電磁閥的線圈通電時，氣體流入電磁閥的入口a，并從端口b流入氣動頭。 ，推動活塞作用，同時氣動頭內彈簧被壓縮。當發生故障（失電或斷電）時，電磁閥恢復彈簧位置，氣源被阻塞，氣動頭彈簧釋放壓縮力，活塞向相反方向移動。排氣通道為b? c，可以將閥門停在設定的開啟或關閉位置，以防止事故發生。
其次，氣動球閥的常見需求和解決方案
為了滿足不同類型的管道系統，有必要選擇相應的管道系統。 “表1”是普通氣動元件的選擇原則。

《表 1》 氣動元件的選型原則

序號	要求	解決方案
1	普通型，發生故障時，閥門保位	雙作用氣動頭、過濾減壓閥、電磁閥、限位開關（通過電磁閥與氣動頭的不同連接，可實現斷電狀態下，閥門的開啟/關閉要求）
2	普通型，故障位置開/故障位置關	單作用氣動頭、過濾減壓閥、電磁閥、限位開關
3	符合 NAMUR 結構標準	選用符合 NAMUR 接口的氣動頭、電磁閥、限位開關
4	手動操作功能	配氣動手輪或者液壓手動泵等
5	電磁閥帶手動操作	選用帶手動功能的電磁閥
6	閥門快速開啟/關閉	選用大流量的過濾減壓閥、電磁閥，加大鋼管直徑，在氣動頭出氣口增加快排閥1以及電磁閥控制大口徑氣控閥等
7	閥門開關時可調	增加調節閥（針閥）或者阻尼器
8	現場無電源或禁電	將電磁閥換成氣控閥
9	現場防爆、防水、防腐蝕等	選用相應等級的氣動頭、電磁閥、限位開關、連接件等
10	閥門/關度可調	選用定位器代替電磁閥、限位開關
11	雙作用氣缸實現單作用功能	增加氣罐、氣控閥等元件
12	現場禁銅	不選用含銅的氣動元件，如銅管、銅管接頭、銅電磁閥
13	增加電磁閥可靠性	選用兩個或者更多電磁閥控制

氣動球閥廣泛適用于天然氣、油品、化工、冶金、造紙、電力、礦業、印染、生物制藥、日用化工、食品飲料、水處理及空氣處理等行業的流體控制或調節控制，與自動化氣動儀表配套使用。   單作用氣動執行器學名彈簧活塞式氣缸，常用于對管路系統對開關閥有需要自動復位的場所。氣動單作用執行器工作原理：單作用氣動執行器內部帶有圓柱形高強度彈簧，在突然斷氣的情況下，依靠彈簧的彈性作用氣缸活塞推動氣缸連桿恢復到出廠設置位置。單作用氣動閥門出廠前均會根據現場工況設置閥常開或常閉狀態，常開型：通氣關、斷氣開，常閉型：通氣開、斷氣關。單作用氣缸特點結構簡單、有效行程小、耗氣量少。

       雙作用氣動執行器學名氣動活塞式氣缸，雙作用氣動執行器是指由內部兩個活塞分別輸入壓縮空氣，以實現雙向運動的氣動執行器。雙作用氣動執行器對比單作用市場應用量要大得多的多。氣動雙作用執行器工作原理：因雙作用氣動執行器與單作用不同沒有復位彈簧，所以需要氣缸的活塞前進或者后退都能輸出力，推力或者拉力。氣源從活塞上腔進時,連桿向下運動。氣源從活塞下腔進時,連桿向上運動。雙作用氣缸特點結構簡單、行程可根據需要選擇。需要注意的是氣缸若不帶緩沖裝置，當活塞運動到終端時，特別是行程長的氣缸，活塞撞擊端蓋的力量很大，容易損壞零件。

氣動閥門執行器接口尺寸主要有五種分別為：

內螺紋2分=G1/4"，6.6mm；

內螺紋3分=G3/8"，9.5mm；

內螺紋4分=G1/2"，12.7mm；

內螺紋6分=G3/4"，19.1mm；

內螺紋1寸=G1"，25.4mm。

       兩類氣缸屬氣動雙作用應用，因其體積小、重量輕、開關速度快，常用于氣動軟密封對夾蝶閥D671X、氣動鑄鋼球閥Q641F等開關閥門上。

氣動球閥結構特點為：

　　◆氣動執行器：采用新型系列GT型氣動執行器，有雙作用式和單作用式（彈簧復位），齒輪齒條傳動，安全可靠；大口徑閥門采用系列HAW型氣動執行器拔叉式傳動，結構合理，輸出扭矩大，有雙作用式和單作用式（彈簧復位）；參考本公司氣動執行器樣本。

　　◆殼體結構：固定式球閥的閥體根據用戶需要及實際工況條件的不同可設計為鑄造結構、鍛造結構及全焊接結構三種形式，其中全焊接結構的球閥主要適用于埋地使用。

　　◆ *的閥座密封結構：

　　浮動式球閥采用唇型彈性密封圈結構設計，保證密封的可靠性，對于低壓、超低壓或真空；正況用球閥，采用板簧加載的閥座密封結構，能確保球閥可靠的密封。中、高溫球閥的閥座材料可選用對位聚苯或金屬材料。

　　固定式球閥根據壓力的大小、介質性質及密封要求的不同而選擇球前密封結構、球后密封結構或前后雙密封結構。中、高溫球閥的閥座材料可選用對位聚苯或金屬材料。

　　◆阻塞與排泄：當閥門處于關閉狀態時，上下游側的閥座使液體阻斷，閥體中腔的積滯物可以通過排泄裝置進行排泄。

　　◆自動泄壓結構：當中腔壓力出現異常升高現象時，中腔介質能依靠本身的推力推動閥座而自動泄壓，從而確保閥提安全。

　　◆閥桿的可靠密封：閥桿采用有倒密封的下裝式結構，倒密封的密封力隨介質壓力增高而增大，故能確保閥桿的可靠密封，而且，當閥桿異常升壓時，閥桿不會噴出。

　　◆防火結構：根據工況及用戶的需要，球閥可設計為防火結構。球閥的耐火設計執行API607及JB/T6899等標準的規定，一旦發生火災而使軟密封圈燒損時，球閥的防火結構可阻止介質的大量泄漏，防止火災的進一步擴大。

　　◆防靜電結構：當操作閥門時，由于球體和閥座之間的磨擦，會產生牛靜電電荷并積聚在球體上，為防止產生靜電火花，特在閥門上設置靜電裝置，將積聚在球體上的電荷導出。

　　全通徑結構及縮徑結構：為滿足用戶的不同需要，本公司球閥產品有全通徑和縮徑兩種系列。全通徑球閥的通道內徑與管道內徑一致，便于清掃，而縮徑系列球閥的重量相對較輕，但流阻力僅為相同口徑截止閥1/7左右，故縮徑系列球閥的應用前景較為廣闊。

三是氣動法蘭式球閥設計選型方案氣動元件的選擇
1.氣動頭選擇
在選擇氣動頭時，首先要確定它是單作用氣動頭還是雙作用氣動頭。然后，根據氣門運行條件，氣源壓力和其他參數，選擇符合輸出轉矩要求的氣動頭。
為了說明氣動頭的選型過程：選擇球閥16×14BS15J，實際壓力為19.5MPa;氣動頭的選擇為：EMERSON，單作用，故障位置關閉，氣源壓力為0.55MPa。
檢查“球閥扭矩表”，可用數據，參見“表2”。
以安全系數1.4為例，閥門各位置的扭矩值見表3。
根據EMERSON產品目錄，氣動頭型號為G7028-SR4-CW。如表3所示，每個扭矩值都大于閥門相應的扭矩值并符合要求。

《表 2》 球閥扭矩數據

智能扭矩計算		全壓下的計算扭矩 / N·m	實際壓力 / MPa	實際壓力下的計算扭矩 / N·m
口徑 / in	磅級 / Lb
14	1500	21000	19.5	16058.82

《表 3》 扭矩值

閥門位置	VBTO	VRTO	VETO	VBTC	VRTC	VETC
執行器位置	ABTO	ARTO	AETO	ABTC	ARTC	AETC
16×14BS15J	22484	13490	16863	20236	13490	20236
G7028-SR4-CW	42955	18558	28223	34732	14578	21404

2. 電磁閥選型
電磁閥選型的時候，要注意電磁閥的特征參數是否滿足需要，如壓力范圍、流通介質、工作溫度、流通系數、電壓、防爆要求以及其他功能等。
3. 過濾減壓閥選型
過濾減壓閥選型的時候，要注意過濾減壓閥的壓力范圍、流通介質、工作溫度、排水裝置（自排、手排）及濾芯精度等。
4. 限位開關選型
限位開關選型的時候，要注意反饋方式（機械式、感應式）、位置指示的顏色是否符合要求，以及是否符合相應的防爆等級等。