抽汽止回阀用气动执行机构的设计和改制.pdf

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1、抽汽止回阀用气动执行机构的设计和改制河南开封高压阀门有限公司(475002)王峰赵桃孙强【摘要】介绍了火电机组抽汽管道用抽汽止回阀所配气动执行机构的设计和进口标准气缸的适用性改制方案，实现了进口标准气缸与抽汽止回阀配套使用，从而提高抽汽止回阀的气动执行机构可选择性。【关键词】抽汽止回阀FESTO气缸气动执行机构弹簧复位气缸改制一、前言火力发电汽轮机抽汽系统中，为防止介质的倒流，在系统抽汽管道上安装快关抽汽止回阀，实现蒸汽介质倒流时阀门快关，关闭时间一般要求小于1s，保护汽轮机水泵等重要设施。抽汽止回阀的快关功能一般通过

2、在止回阀上安装弹簧复位单作用气动执行机构实现。由于配套气动执行机构要求有止回阀辅助关闭功能，且与阀门有特殊连接方式，一般由阀门厂家根据阀门结构生产制造。直接采购的品牌执行机构不能直接使用。某电厂项目要求抽汽止回阀采用进口FESTO品牌气动执行机构，FESTO厂家无法根据阀门厂要求提供符合使用要求的气缸，本文介绍该气缸的适用性改制方案。二、阀门厂制造专用气动执行机构1．气动执行机构结构阀门厂家设计制造的气动执行机构，为实现快速关闭功能要求缸体内设计有复位弹簧，为与阀门固定其上缸盖设计连接爪，为与轴杆连接设计加长活塞杆等。

3、气动执行机构结构如图1N示，主要零件材料见下表。气缸主要零件材料表图1常用弹簧复位单作用气缸结构1．锁紧螺母、指示垫2．上腔3．下腔4．缸座5．活塞6弹簧7．限位块8．缸体9．活塞杆lo．连接架11．信号控制系统12．螺母64然鬈嬲：Ⅲ年黼麓扰用川适～力胁咆仇熙2．气动执行机构控制原理气动执行机构需配备相应的控制附件，控制系统如图2所示，气源为0．5—0．7MPa压缩空气，经过球阀进入二联件处理，再进入常闭式二位三通电磁阀(线圈通电)，然后经过快排阀进入气缸，推动活塞压缩弹簧，与气动执行机构连接的阀门可打开。手动试验阀

4、为运行中试验阀门灵活性用。电磁线圈失电，电磁阀复位，关闭气源，气缸中气体经快排阀快速排出，气缸弹簧快速复位，辅助逆止阀阀瓣快速关闭。FESTO气动执行机构改制1．FESTO气缸结构进口FESTO气缸由于其生产的专业性，相比阀门气源厂家生产的气缸，缸体采用高强度铝合金一体成形，上出气口采用内部气流通道，设计紧凑，重量轻。缸体内壁加工精度高、动作灵活、密封可靠。但该系列气缸只有双作用形式，其进出气孔规格，活塞杆伸出长度等均根据气缸缸径有固定尺寸，只有行程可根据用户要求定制，FESTO气缸结构如图3所示。2．FESTO气缸的

5、改制设计(1)增加复位弹簧及弹簧座由于所需为弹簧复位单作用气动执行机构，需在双作用气缸活塞上端增加弹簧，弹簧的作用是在失气时使气动执行机构快速关闭，弹簧安装如图4所示。为保证弹簧在气缸里的稳定性，在弹簧上下端设计与缸盖和活塞有定位关系的弹簧座，弹簧座安装如图4所示。最后根据弹簧自由长度和图2气缸气路控制系统图}动球阀2．气源处理一．联件3电磁阀4．快排阀5于动试验阀6．逆止

6、}j}

7、7．轴杆8传J．7十F9气缸l654图3FESTO气缸结构图缸盖2内部气流通道3．缸座4．}舌塞5缸体图4FESTO气缸改进后结构图1．信

8、号控制系统2内部气流通道3．缸座4．活塞5．下弹簧座6．弹簧7．限位块8．缸体9括塞杆10．上弹簧座11．隔热垫片12．缸盖13．连接架14琏接螺母15．连接杆16螺母17．锁紧螺母、指示垫2017年黼黑裟co麓m65第7期www．e蜘x．VUM9m麓卅祝肌用隔通∞方皂所需行程，选购适当行程的FESTO气缸。以缸径D。为160mm的气缸为例，气缸行程F。为160mm，弹簧材料采用60Si2Mn，根据载荷性质采用Ⅲ类弹簧，弹簧设计计算如下。气源压力为0．6MPa的压缩空气，阀门处于全开状态时，弹簧所受载荷Pn计算式为：P

9、Ⅱ=0．5(丌D；)／4(1)可以得出弹簧所受载荷P。=12063．72N。初选旋绕比c为6．4，弹簧钢丝直径d计算式为：d=1．6[(PnKC)／r。】l／2(2)式中卜旋绕比，取C=6．4；K——曲度系数(根据机械设计手册，查表取K=I．24)；r。——弹簧许用切应力(按Ⅲ类弹簧[r。】Ⅲ选取)，单位MPa。可以算出弹簧的钢丝直径d=17．6mm。根据机械设计手册，查表取弹簧钢丝直径d=20mm，则弹簧中径D计算式为：D=C／d(3)可以算出弹簧中径D=128mm。根据机械设计手册，查表弹簧剪切弹性模量G=7900

10、0MPa，则弹簧有效圈数n计算式为：，z=(F．Ga。)／(8e．D3)(4)可以算出弹簧有效圈数n=9，取n=10圈。弹簧节距t计算式为：t=-d+F．／n(5)可以算出节距t=-36mm。弹簧自由高H0计算式为：Ho=n．+1．5d(6)可以算出弹簧自由高度为no=390mm。弹簧的校验，设定气缸内弹簧无预压缩量：1)弹簧刚度