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电动氧气切断铜球阀
更新时间:2020-11-08
产品型号:YQ947F
描述:YQ947F电动氧气切断铜球阀设计、选材、加工、制造、脱脂、装配、包装等环节都提出了严格的要求。过去由于受到装备和工艺的限制,国内无法生产氧气切断球阀,

YQ947F电动氧气切断铜球阀的详细资料:

YQ947F电动氧气切断铜球阀产品说明

介绍了氧气切断球阀的结构特点以及所需满足的苛刻工况要求;采用有限元分析方法对阀体、球体、阀座、支撑板、阀杆等承压件的强度进行了有限元分析;介绍了对球体磨削、零部件装配等关键制作步骤的控制过程;结果表明,研制成功的氧气切断球阀可以满足苛刻工况要求,实现了氧气切断球阀的国产化生产制造。氧气切断球阀广泛应用于各种煤化工、石化、钢铁、冶金、空分等行业。由于氧气切断球阀所处工况属易燃、易爆环境,任何外漏和内漏都有可能造成激烈燃烧、爆炸等严重后果,因此,对氧气切断球阀的设计、选材、加工、制造、脱脂、装配、包装等环节都提出了严格的要求。过去由于受到装备和工艺的限制,国内无法生产氧气切断球阀,长期依赖进口,导致阀门价格昂贵,供货周期较长,且维修极为不便,不利于我国能源计划的顺利实施和阀门制造业的发展。因此氧气切断球阀的国产化具有十分重要的社会意义和经济意义。笔者拟重点介绍针对氧气切断球阀国产化所进行的研究、设计和制造。


1、氧气切断球阀苛刻工况要求
  (1)材料选择。选择金属材料时,金属的可燃性是关键考虑的问题,而金属材料的化学成分、部件厚度、温度、氧气压力、氧气纯度是影响金属可燃性的主要因素。根据在使用条件下金属的可燃性,对氧气流速有所限制。如果阻燃金属材料在系统设计压力下能够阻燃,则不需要限制流速。选择非金属材料时,需评估与氧气的兼容性。在1个火种链中,非金属材料往往起到链接的作用,因此非金属材料燃烧产生的热和自燃温度(AIT)是2个重要的参数。
  (2)密封要求。氧气切断球阀的密封需要满足ANSIB16.104计算。由于计算公式是由密封面的平均直径得出的平均密封比压,不能反映密封面的密封比Ⅵ级要求,故主阀体与副阀体连接处密封和阀杆填料处密封需按标准ISO15848-1或SHELLMESCSPE77/312进行微泄漏测试。
  (3)防火和防静电功能。氧气切断球阀设计需考虑失火安全(firesafe),一旦失火,阀门的外漏和内漏不能超过API607规定的泄漏标准。软密封的氧气切断球阀的球体被非金属材料所夹持,有可能产生静电,必须与阀体导通,在24VDC下,电阻值<10Ω。同时,氧气切断球阀阀体两端需设计静电连接导出组件与接地电缆连接。
  (4)自动泄压功能。氧气切断球阀必须具备阀腔自动卸压功能。当阀门关闭后,阀腔内压力高于关闭压力时,能自动卸压至压力低的一侧。
  (5)内部表面光洁度。氧气在氧气切断球阀内高速流动时,若碰到毛刺、凹槽、凸肩等将发生高速摩擦,产生热量,一旦碰到碳化物还有可能发生爆炸事故。因此流道内壁和切断球阀内件的几何形状应圆滑过渡,表面光滑。内部表面光洁度必须满足ISO8501-1Sa2的要求。
  (6)清洁要求。如果氧气切断球阀内腔存在油脂、灰尘、铁屑、铁锈、水锈、焊渣等极小的固体颗粒杂质,在氧气通过氧气切断球阀时,可能造成激烈的燃烧、爆炸等严重后果,因此,凡接触氧气的零部件必须清洁干净。氧气切断球阀运输和安装时需作禁油处理,氧气切断球阀需有明显的禁油标记。
  (7)密封试验。由于氧气切断球阀输送的介质是氧气,高压和低压密封试验介质都必须采用氮气。采用氮气试验可以保证最小的污染和腐蚀。


2、YQ947F电动氧气切断铜球阀结构特点
 一种电动阀门执行器,包括有壳体,设置在壳体内的驱动机构、减速机构、行程轴及扭矩控制机构,所述驱动机构包括有电机,及与电机驱动轴传动连接的电动蜗杆,所述电动蜗杆两端向外延伸分别形成有两个连接部,所述连接部通过轴承转动设置在壳体上,所述连接部上套设有弹性件,所述弹性件的一端抵持在轴承上,另一端抵持在电动蜗杆上,电动蜗杆能够在轴承内转动,并沿轴承的轴向移动,所述扭矩控制机构包括有一端转动设置在连接部上的感应件,固定设置在壳体内的位移传感器,及与位移传感器电连接的电控模块,所述感应件能够随电动蜗杆的轴向位移而移动,所述位移传感器能够感应感应件的位移,并把信号传递给电控模块,所述电控模块能够根据位移传感器的信号控制电机的通断。氧气切断球阀主要结构特点如下。


  (1)主阀体和副阀体均采用锻件,以克服铸件固有缺陷(如气孔、夹渣、疏松等)。主阀体和副阀体采用高强度螺栓连接,连接处设置密封垫片,以保证无外泄漏。
  (2)球体上下的支撑轴由支撑板固定在副阀体上,采用固定球支撑板结构。球体与支撑板采用低磨擦系数轴承,实现低扭矩设计。
  (3)球体和阀座表面进行特殊硬化处理,可大幅提高耐磨性和抗高压氧气吹扫能力。球体流道孔边缘经过钝化,以保证硬化表层不会脱落。球体直径比传统设计的球体直径大,允许有5%~7%的额外行程,可大幅降低流道孔边缘磨损,并消除因执行机构不准确关闭而造成的意外泄漏。球体磨削后与阀座配对研磨,以确保球体与阀座金属密封面100%密合。
  (4)在低压下,通过碟形弹簧的预紧力和介质的压力实现密封,在高压下通过介质的压力实现密封。碟形弹簧在确保密封性能的同时还能避免碟形弹簧前后聚集颗粒异物,也避免了圆柱螺旋弹簧容易进入颗粒而发生推力不均匀,使氧气切断球阀产生内泄漏。
  (5)球体与阀杆通过圆柱销并采用过盈配合联接,联接后球体与阀杆近似1个整体,完全保证球体与阀杆同心,且操作力矩稳定。
  (6)采用低泄漏脱脂组合填料,泄漏率满足ISO15848或SHELLMESCSPE77/312微泄漏测试要求。同时为提高阀杆表面的光洁度,采用毫克能表面加工设备的毫克能刀具进行精加工,加工后阀杆表面光洁度提高3级以上,粗糙度Ra达到0.2以下,且阀杆表面显微硬度提高20%以上。
  (7)在执行机构连接板外设置有机玻璃防尘板,以防止灰尘和油污等杂质进入阀杆和阀体内,不会对阀门造成污染,不存在安全隐患。
  (8)静电连接导出组件可将氧气切断球阀与地面连通,避免静电的聚集。
  (9)氧气切断球阀输送介质是氧气,球体和阀座脱脂处理后在启闭过程中属于干摩擦,选择的执行机构的安全系数大于2。


3、承压件有限元分析
  在传统阀门设计中,由于计算方法的限制,只能根据材料力学中提供的一些经验公式进行估算,这种方法不能全面反映阀门的应力状态,也不能给设计人员指出阀门的薄弱环节和改进方向。因此采用有限元分析作为氧气切断球阀的辅助设计是必要的,可为阀门设计提供帮助。承压件有限元分析按照ASME第Ⅷ卷进行,采用有限元分
4、关键制造过程控制
  (1)球体磨削。高的密封性能和低的操作扭矩是球阀设计工作者追求的2个既定目标,而这一目标的解决取决于磨球机的进步。为使球体磨削后的圆度≤0.002mm,需采用进口高精度数控磨球机进行包络线磨削加工。
  (2)装配。氧气切断球阀零件装配前的脱脂采用特殊流程,分为生产前期、超声波1次清洗、超声波深度清洗、超声波脱脂4个步骤。所有氧气切断球阀均需在专用无脂阀门装配车间装配,采用脱脂手套、特殊装配工具装配。装配后采用高压氮气作为性能测试介质,试验后在脱脂检验室采用紫外线荧光灯检查,以确保氧气切断球阀清洁无油污。

 技术规范

设计依据GB
设计标准GB12237-89
结构长度GB12221-89
连接法兰GB/T 9113-2000 JB/T79-94
试验和检验JB/T 9092-99

 型号、材料及主要参数

产品型号YQ41F-16T~100TYQ41F-16P-100P
YQ47F-16T~100TYQ47F-16P-100P
阀体铜合金 
球体铜合金 
阀杆304 
密封圈PTFE 
阀座铜合金 
填料PTFE+O形圈 
适用介质氧气、氢气等 
适用温度-29~150℃ 
蜗轮氧气专用球阀YQ后插入“3”表示,示例:YQ341F-16T
气动氧气专用球阀YQ后插入“6”表示,示例:YQ647F-25P
电动氧气专用球阀YQ后插入“9”表示,示例:YQ947F-40P

压力试验

公称压力1.62.54.0
强度试验2.43.86.0
水密封试验1.82.84.4
气密封试验0.4-0.7

主要零件材料及性能

阀体WCBZG1Cr18Ni9TiCF8CF3ZG1Cr18Ni12Mo2TiCF8MCF3M
球体 阀杆2Cr131Cr18Ni9Ti304304L1Cr18Ni12Mo2Ti316316L
阀 座聚四氟乙烯PTFE 加坡纤增强聚四氟乙烯PTFE+Glass 对位聚笨PPL
垫片聚四氟乙烯PTFE 不锈钢/柔性石墨 齿形垫片
阀杆座聚四氟乙烯PTFE 不锈钢/柔性石墨
填料聚四氟乙烯PTFE 增强柔性石墨
填料压盖WCB1Cr18Ni9Ti304304L1Cr18Ni12Mo2Ti316316L
温度-29~150(聚四氟乙烯 PTFE) -29~200(加玻纤增强聚四氟乙烯 PTFE+GLASS) -29~300(对位聚笨 PPL)
介质水 蒸汽 油品硝酸类强氧化介质醋酸类尿素类

PN1.6MPa主要连接尺寸及重量

公称通径DN1520253240506580100125150200
L130140150165180200220250280320360400
H5963758595107140152178252272342
W130130160180230230400400650105010501410
Wt(㎏)2.53567101519335893160

 
5、结语
  氧气切断球阀苛刻的使用工况,对氧气切断球阀的设计、选材、加工、制造、脱脂、装配、包装等环节都提出了严格的要求。研制中采用有限元分析对承压件进行有限元分析,同时对球体磨削和装配关键制造过程进行控制,使研制的氧气切断球阀满足苛刻工况要求。通过工业应用证明,国内完全有能力实现氧气切断球阀的国产化,并证明氧气切断球阀的研制是成功的。

电动执行器是自动控制系统中不可缺少的执行部件,常规的运行方式是用调节器或DCS或PLC输出的模拟信号与伺服放大器配套加以控制。这种控制方式受伺服放大器的影响,使调节系统中存在着大量的问题。在此介绍一种在DCS或PLC控制中直接用开关量控制电动执行器的方法。在DCS或PLC控制系统中,直接采用开关量控制PLC,去除了伺服放大器,从根本上解决了伺服放大器的各种问题,减少了投资,提高了调节系统的可靠性。该方法已在多个工程中实际使用,效果良好。电动阀门

  电动执行器控制部分由电机、控制模块、反馈传感器、限位保护等几部分构成,有一些控制模块和驱动模块独立安装,有些是在一起的调整过程要围绕以下原则去调整,一般现场调整要迅速解决问题,如果半小时没有调整好,那肯定是不允许的。所以调整要先手动后自动,先机械后电路、先就地后远程。

  第1步,断电,手摇至全开,全关位置调整限位。首先调整这个是因为限位调整不好,电动执行器有可能无法全开或全关,甚至开关过头而电机不断电,造成电机或模块损坏。

  第二步,调整反馈机械和反馈电位器,万用表测试电位器的电阻,开关电动执行器一个循环,看整个过程电位器是否突变、是否整个过程在电位器范围的15到45之间。这个位置线性,电位器有无过度。把电位器调整到适当的位置。同时保证机械运行平稳。如果没有调整这一步,在调阀的过程中会出现反馈增大到一定程度突然减小,说明反馈电位器过头所致。再者可能出现调整中电位器线性差或者接触不好,反馈波动。造成电动执行器每回不一样。并且无法全开全关,严重则只能开关10%

  第三步是调整模块。模块调整一般有三个电位器,最少两个,多则4个。零点、满度外加比例、灵敏度。接通电源就地调整,电动执行器全关,调整零点电位器,同时测量使反馈输出为4mA同理全开电动执行器,调整满度20mA现在零点会稍微变化,再调整零点,反复调整两遍则调整正常,在此过程中如果出现满度零点之间范围太小,则调整比例电位器,然后重新调整零点满度。最后接远程信号开阀关阀。微调零点满度,如果远程开关电动执行器不动作或给定与反馈偏差太大,调整灵敏度电位器。

  最后远程开关阀测试一次,如正常,方可DCS投自动。也就是说调阀三步骤,开关电动执行器6次就可以调整好了!如不安顺序调整,调整后面的参数有些参数无法调整到位,返回来再调整前面参数,导致调整好的参数又发生变化!最后越调整越乱,最终电动执行器干脆不动作,或者仅仅动作一点。甚至感觉电动执行器模块坏了,或者机械故障。另外有些电动执行器零点满度都固化了!没有调整电位器!这样的电动执行器在第二步时要动态调整就可以了

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