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快速關(guān)閉閥驅(qū)動(dòng)裝置液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2021-12-21 10:10:07 59

1 概述

抽汽汽輪機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供而廣泛應(yīng)用于熱電廠的供熱系統(tǒng)中,為防止汽輪機(jī)抽汽管道蒸汽倒流與冷凝水倒灌,引發(fā)汽輪機(jī)超速事故,在汽輪機(jī)抽汽管道上電動(dòng)截止蝶閥與止回閥之間需安裝快關(guān),以瞬間切斷管路保護(hù)汽輪機(jī)安全。由于快關(guān)蝶閥的關(guān)閉速度快(<1s),輸出力大(>100kN),必須使用液壓驅(qū)動(dòng)裝置,為適應(yīng)各種型號(hào)的閥門(mén),對(duì)快關(guān)蝶閥液壓驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行了系列化設(shè)計(jì)。

2 結(jié)構(gòu)

快關(guān)蝶閥液壓驅(qū)動(dòng)裝置由液壓泵站、控制閥組、蓄能器、快速油缸、電氣控制箱等5部分組成(圖 1),它可以完成蝶閥的慢開(kāi)、慢關(guān)、快關(guān)、活動(dòng)等動(dòng)作。

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圖 1 快關(guān)蝶閥液壓驅(qū)動(dòng)裝置外型(1.電氣控制箱 2.蓄能器 3.液壓泵站 4.控制閥組 5.快速油缸)

2.1 液壓控制部分

根據(jù)快關(guān)蝶閥的要求和計(jì)算,液壓驅(qū)動(dòng)裝置的基本參數(shù)確定如《表 1》。

《表 1》液壓裝置的基本參數(shù)
參數(shù) 系列 1 系列 2
油箱容積 V / L 50 80
額定流量 qm / L*min 2.0 3.0
工作壓力 p / MPa 13~16 15~18
保壓性能 4h 壓降不大于 2MPa
開(kāi)閥時(shí)間 10~30s(0~90°)可調(diào)
關(guān)閥時(shí)間 10~30s(90~0°)可調(diào)
快開(kāi)閥時(shí)間 <0.5s(包括緩沖時(shí)間小于 1s)
過(guò)濾精度 10μm
蓄能器預(yù)壓力 py / MPa 8.0±10% 9.0±10%
工作介質(zhì) N46~N68 號(hào)抗磨液壓油

液壓泵站由電機(jī)、聯(lián)軸器、液壓泵、進(jìn)油過(guò)濾器、高壓過(guò)濾器、油箱等元件組成,其主要作用是供給系統(tǒng)所需的壓力油,為蓄能器提供流量和壓力,設(shè)計(jì)時(shí)采用了進(jìn)口高壓低噪聲的齒輪泵,泵裝置采用立式安裝和倒置結(jié)構(gòu)的高壓過(guò)濾器,結(jié)構(gòu)緊湊,又保證了系統(tǒng)油液清潔,以保證各種控制閥能正常動(dòng)作。為滿(mǎn)足不同快關(guān)蝶閥的需要,分成2個(gè)系列來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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圖 2 液壓控制閥組(1.電磁閥 DT3 2.電磁閥 DT2 3.截止閥 AV1 4.截止閥AV3 5.截止閥AV2 6.溢流閥RV 7.測(cè)壓接頭MP8.截止閥 AV4 9.壓力開(kāi)關(guān) KP2 10.壓力開(kāi)關(guān) KP1 11.電磁閥DT1)

控制閥組(圖 2)主要由閥塊、溢流閥、單向閥、節(jié)流閥、截止閥、電磁閥、壓力繼電器和壓力表等組成,溢流閥 RV 的作用是設(shè)定系統(tǒng)安全壓力,截止閥 AV1 的作用是釋放系統(tǒng)壓力油回油箱,節(jié)流閥AV3的作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)關(guān)閥速度,節(jié)流閥AV2的作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)閥速度,壓力繼電器 KP2 的作用是設(shè)定系統(tǒng)油壓控制上限點(diǎn),壓力繼電器 KP1 的作用是設(shè)定系統(tǒng)油壓控制下限點(diǎn),壓力表的作用是顯示系統(tǒng)油壓,為了減少系統(tǒng)的內(nèi)泄漏和油泵的啟動(dòng)次數(shù),節(jié)省能源,便于維修和安裝,選用了進(jìn)口的螺紋插裝閥和優(yōu)質(zhì)的二通插裝閥。為了滿(mǎn)足不同快關(guān)蝶閥的需要,閥塊分成左閥塊、中間閥塊和右閥塊三部分來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),通過(guò)不同的組合應(yīng)對(duì)不同的要求。

蓄能器為蝶閥慢開(kāi)、慢關(guān)、快關(guān)及活動(dòng)等動(dòng)作時(shí)提供能源,蓄能器規(guī)格的選擇經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的計(jì)算,每個(gè)系統(tǒng)不同,以滿(mǎn)足系統(tǒng)保壓和蝶閥快關(guān)的要求。蓄能器用的氮?dú)饪梢钥闯墒抢硐霘怏w,而快速的膨脹和壓縮過(guò)程可以看成是絕熱的狀態(tài)變化,所需選用蓄能器總?cè)莘e的計(jì)算公式為:

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式中:

V0——蓄能器理想總?cè)莘e,m3

ΔV——蓄能器所需的有效排油量,m3

P0——蓄能器充氣壓力(絕對(duì)壓力),Pa

P1——系統(tǒng)最低工作壓力(絕對(duì)壓力),Pa

P2——系統(tǒng)最高工作壓力(絕對(duì)壓力),Pa

K——?dú)怏w的多變指數(shù)(氮?dú)獾亩嘧冎笖?shù) K=1.4)

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圖 3 快速油缸

快速油缸(圖 3)是通過(guò)齒輪齒條推動(dòng)蝶閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu),為保證其運(yùn)行可靠,油缸密封選用了進(jìn)口的密封圈,并設(shè)置了液壓緩沖裝置以保護(hù)蝶閥,設(shè)計(jì)了節(jié)流裝置,按系統(tǒng)要求控制驅(qū)動(dòng)外界負(fù)載,直接安裝于齒輪齒條傳動(dòng)裝置上。為更好地與快關(guān)蝶閥連接,快速油缸也做了系列化設(shè)計(jì),見(jiàn)《表 2》。

《表 2》快速油缸的參數(shù)
油缸規(guī)格型號(hào) d M D1 M1 L1 L2 L3 L D M2
φ40/25×95 66 M20×2 85 M8 80 50 5 250 105 M18×115
φ40/25×126 66 M20×2 85 M8 80 50 5 280 105 M18×115
φ50/28×126 72 M24×2 92 M10 100 65 5 300 112 M22×115
φ50/28×157 72 M24×2 92 M10 100 65 5 350 112 M22×115
φ63/35×157 80 M30×2 100 M10 110 70 10 380 120 M33×2
φ63/35×189 80 M30×2 100 M10 110 70 10 420 120 M33×2
φ80/45×189 90 M42×2 110 M12 120 80 10 440 135 M42×2
φ80/45×220 90 M42×2 110 M12 120 80 10 480 135 M42×2

2.2 電氣控制部分

根據(jù)液壓控制部分的要求,確定電氣控制系統(tǒng)的參數(shù),見(jiàn)《表 3》。

《表 3》電氣控制系統(tǒng)的基本參數(shù)
參數(shù) 系列 1 系列 2
電機(jī)功率 P / kW 1.1 1.5
開(kāi)關(guān)電源 60W
控制電壓 DC 24V
電源進(jìn)線 三相四線制 AC 380V/AC 220V ±10%, 2kW
控制電源 AC 220V ±10%

?快關(guān)蝶閥液壓驅(qū)動(dòng)裝置電控系統(tǒng)采用自行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用集成印刷線路板,經(jīng)嚴(yán)格測(cè)試證明該線路板調(diào)節(jié)方便,性能穩(wěn)定,質(zhì)量可靠。電控箱由開(kāi)關(guān)電源、交流接觸器、熱繼電器、斷路器、線路板和接線端子等組成。電氣控制分普通繼電器控制箱和 PLC 型電控箱兩種。

3 型號(hào)編制

電液控制驅(qū)動(dòng)裝置的型號(hào)由9個(gè)單元組成,用來(lái)表明裝置的代號(hào)、閥門(mén)公稱(chēng)通徑、閥門(mén)公稱(chēng)壓力、儲(chǔ)能形式、快關(guān)動(dòng)作形式、帶手動(dòng)動(dòng)作、帶油源系統(tǒng)、電氣選項(xiàng)和產(chǎn)品版本號(hào)。裝置型號(hào)的9個(gè)單元按下列順序排列:

① 產(chǎn)品代號(hào)——HGKG,電液控快速關(guān)斷蝶閥電液控制驅(qū)動(dòng)裝置;

② 閥門(mén)公稱(chēng)通徑——DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN550、DN600、DN650、DN700、DN750、DN800、DN900、DN1000、DN1.00、DN1200、DN1300、DN1400、DN1500、DN1600、DN1800、DN2000;

③ 閥門(mén)公稱(chēng)壓力——PN6、PN10、PN16、PN20、PN25、PN40、PN50、PN63.3;

④ 儲(chǔ)能形式——X為蓄能器型(默認(rèn)選項(xiàng)),T 為彈簧型;

⑤ 快關(guān)動(dòng)作形式——E為得電動(dòng)作型(默認(rèn)選項(xiàng)),D為失電動(dòng)作型;

⑥ 帶手動(dòng)動(dòng)作——S(蓄能器型用);

⑦ 帶油源系統(tǒng)——P(彈簧型用);

⑧ 電氣選項(xiàng)——PT為普通繼電器控制型(默認(rèn)選項(xiàng)),XD為PLC控制型;

⑨ 產(chǎn)品版本號(hào)——2X,3X;

舉例:HGKG①-450②/06③-X④-E⑤-S⑥/P⑦-PT⑧-2X⑨

4 結(jié)語(yǔ)

快關(guān)蝶閥電液控制驅(qū)動(dòng)裝置經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化設(shè)計(jì)后,既能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,又能實(shí)現(xiàn)本地控制箱操作面板控制。通過(guò)選用進(jìn)口高壓低噪聲的齒輪泵、高壓大流量的邏輯閥、結(jié)構(gòu)緊湊的螺紋插裝閥和專(zhuān)用的控制線路板,快關(guān)速度可達(dá)到 0.3s,且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

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