上海申弘阀门有限公司
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1 之前介绍自力式压力调节阀在化工行业应用，现在介绍大口径液控三偏心蝶阀结构设计概述
随着我国经济和电力行业的飞速发展，对高性能、大口径液控蝶阀的需求越来越大。液控蝶阀主要应用于水电站水轮机进口，或水利、电力和给排水等各类泵站的水泵出口。工作时，液控蝶阀与管道主机连锁控制，按照水力过程控制原理，通过电气控制系统预设的启闭控制程序，实现管路的截止，有效消除水锤对管路的冲击，起到保护管路系统安全的作用。
2 大口径液控三偏心蝶阀结构设计结构特性
液控蝶阀主要由三偏心金属密封蝶阀、机械传动装置、液压油缸、液压泵站和电气控制系统等组成（图1）。分水电站用液控蝶阀和泵站用液控蝶阀,是一种集机-电-液控制于一体，性能*、控制完善、工作可靠的管路控制设备，是一种智能型的阀门，可应用于水电站，作水轮机进水控制阀，起导通和截止作用；或应用于泵站，作水泵出口控制阀，起导通、截止和止回作用。
该阀用于水轮机进口时，能与机组实现联动，作连通和截断水流用，开启为油压驱动，开阀力矩大，开启平稳，速度可调，全开后自动锁定在全开位置，蝶板不抖动，流阻小，不会因水流扰动或控制系统故障突然自动关闭导致机组事故停机。按预先调定的程序关阀，关阀分两个阶段，先快关大部分行程，快速截断大部分水流，防止水轮机甩负载后飞逸；后慢关剩余行程，减免水锤危害，有效地保护水轮机组的正常工作，快关、慢关的行程及速度均可方便调节，调节的范围能满足水电站工况的需要，是目前*的水轮机进口控制设备。
该阀用于水泵出口时，与水泵实现泵阀联动，可方便实现先启泵后开阀或先开阀后启泵。在停泵或水泵事故跳闸时能可靠关闭，防止水体倒流，起到一阀代替两阀（闸阀和止回阀）的功能。在控制上，依用户工况需要，可实现停电（跳闸）自动关阀或停电(跳闸)手动关阀的功能。分快关和慢关两阶段关闭，快关行程、快关时间、慢关行程、慢关时间均可调节，可*水泵工况运行需要。有效防止停泵后大量水体倒流、水泵反转超速，并减免水锤危害,是泵站*阀门。
韶阀牌 系列液控止回蝶阀采用液压驱动，油压高,接力器体积小,结构紧凑。按工况需要，可提供全开后的机械锁定装置。开阀时，蝶板打开，系统同时举起一个重锤，关阀时利用举起的重锤蓄能关闭，无需大型蓄能罐。因此关阀无需动力油源，关阀动力直观可见，液压系统简单、可靠。
蝶板采用合理的双偏心设计，使关阀时能够利用动水的作用力（加上重锤的重力势能）帮助阀门关闭，既减少了重锤体积，又提高了关阀可靠性。阀门配备了手摇泵和手动关阀装置，必要时可手动开、关阀。随阀配备的电气控制箱用于就地控制操作。液控蝶阀可实现就地、远程和联动控制。
2.1 大口径液控三偏心蝶阀结构设计三偏心金属密封蝶阀
三偏心金属密封蝶阀主要由阀体、蝶板、密封圈和阀杆等组成（图2）。阀杆旋转中心与阀体轴向中心（管）之间有一个偏离X，阀杆旋转中心与阀座密封面之间的偏离Y，密封锥面中心线与管道轴线间夹角θ。偏心X和Y的结合产生了一种凸轮效应。当阀门开启时，蝶板可以快速脱离阀座，有效的减小了蝶板与阀座的磨损，降低了阀门的开关力矩。三偏心金属密封蝶阀具有启闭灵活，力矩小，操作简单，使用寿命长等特点。
2.2 机械传动装置
机械传动部分主要由箱体、箱盖、开关指示、齿轮、齿条、齿条座和调整座等组成，齿轮齿条传动将液压缸的直线推力运动转换成阀门的圆周运动，驱动阀门进行启闭动作。
2.3 液压油缸部分
液压油缸部分主要由缸体、活塞、活塞杆、缸头和缸盖等组成。液压缸将液压能转换成机械能，使机械实现直线往复运动。
2.4 液压泵站部分
液压泵站主要由油箱、液压集成块、电机、高压油泵、蓄能器和管路等组成。根据液控蝶阀的动作要求，液控泵站主要由两条控制油路和一条辅助油路控制阀门的启闭、缓闭和游动等动作。
2.5 电气控制部分
电气控制部分主要由控制箱柜、低压电器、可编程控制器（PLC）和转换电源等组成。控制系统以PLC为核心，可提供对单个蝶阀的现场手动和远距离手动，可接受来自DCS的控制信号，与循环水泵配合联动。提供蝶阀卡涩报警，蓄能器压力低和异常报警，过扭矩报警，油源滤油器堵塞报警，油箱液位超高或超低报警等功能。执行开阀操作时，如在规定时间内蝶阀未能正常开启，可实现联动停循环水泵。
3 大口径液控三偏心蝶阀结构设计设计
3.1 蝶阀
（1）壳体小壁厚
钢及合金钢圆形阀体（图3）的小壁厚tB为
式中 p———计算压力，MPa
Dn———计算内径，mm
［σL］———许用拉应力，MPa
C———腐蚀余量，mm
（2）蝶板
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀三偏心蝶阀的蝶板（图4）受力比较复杂，采用估算法算出蝶板的厚度，然后用Solidworks或有限元分析软件进行校核，确定蝶板的合适尺寸。液控缓闭蝶阀是目前国内外较*管路控制设备，生要安装于水电站水轮机进口.用作水轮机迸口阀;或安装于水利、电力、给排水等各类泵站的水泵出口，替代止回阀和闸阀的功能。工作时，阀门与管道主机配合，按照水力过渡过程原理，通过预设的启闭程序，有效消除管路水锤,实现管路的可靠截止，起到保护管路系统安全的作用。
本公司生产的液士空缓闭蝶阀流阻系数小、智能化程度高、功能齐全、性能稳定可靠，是我公司设计人员在广泛搜集、研究、总结国内外同类产品性能的基础上，引入阀门、液压、电气等行业的多项研究成果，厚积而薄发，开发出来的新一代智能化节能产品。公司技术力量雄厚，并可根据用户的特殊要求单独进行设计，多方位满足广大用户对该类产品的需要。
该产品主要有如下特点:
1、可取代水泵出日处原电动闸阀和止回阀的功能且机、电、液系统集成为一个整体，减少占地面积及基建投资。
2、电液控制功能齐全，无需另外配置即可以作为一个独立的系统单机就地调试、控制;也可以作为集散性控制系统(DCS)的一个设备单元，通过I/O通道由中央计算机进行尖中管理，与水泵、水轮机、旁通阀及其他管道设备实现联动操作;并配有手动功能，无动力电源时也可以实现手动开、关阀，满足特殊工况条件下的阀门调试、控制要求。
3、可控性好，调节范围人、适应性强。电液控制系统设有多处调节点，可以按不同的管道控制要求进行启闭程序设置，保证在满足开、关阀条件时，阀门能够白动按预先设定的时问、角度开启和分快、慢速度关闭。并能实现无电关阀，有效消除破J不性水锤，防止水泵和水轮机组飞逸事故的发生，降低管网系统的压力波动，保障没备的安全可靠运行。
4、主阀密封为三偏心金属密封或双偏心橡胶密封结构，启闭轻松、密封可靠;并有一道额外加大的偏心，使阀门具有良好的自关闭、自密封性能。中、小l一]径蝶板设计成流线型平板结构，大V-1径蝶板设计面双平板析架式结构，水流平顺，阀门流阻系数小，节能效果明显。
（3）大口径液控三偏心蝶阀结构设计阀杆力矩
阀杆力矩M为
式中 MM———密封面间摩擦力矩，N·mm
MC———阀杆轴承摩擦力矩，N·mm
MT———密封填料摩擦力矩，N·mm
MJ———静水力矩，N·mm
MD———动水力矩，N·mm
qM———密封面必需比压，MPa
R———蝶板密封半径，mm
bM———密封面接触宽度，mm
fM———密封面摩擦因数
h———阀杆与蝶板中心的偏心距，mm
FC———作用在阀杆轴承上的载荷，N
fC———轴承摩擦系数
bM———密封面接触宽度，mm
dF———阀杆直径，mm
D———蝶板直径，mm
ρ———介质密度，N/mm3
g———重力加速度，mm/s2
mΦ———动水力系数
H———大静压水头，mm
qv———体积流量，m3/h
A———管子截面积，m2
t———关阀时间，s
εΦ———蝶板开度为Φ°时的流阻系数
ε0———蝶板开度为0°时的流阻系数
V———介质流速，mm/s
（4）阀杆强度
一般情况下，蝶阀的阀杆通常选用没有台阶的整体棒料加工（图5），其扭转应力τN为
式中 W———抗扭断面系数，mm3
［τN］———材料的许用扭转应力，MPa
（5）支架法兰螺栓
螺栓的组合设计有多种形式，应根据蝶阀支架的结构形式（图6）进行受力分析。
单个螺栓载荷力Fo和螺栓小径d为
式中 Kn———安全系数
Z———螺栓数量
r———螺栓孔距中心半径，mm
μ———结合面摩擦系数
［σ］———材料的许用应力，MPa与本文相关的论文：自力式煤气调压阀组
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