文献综述-阀门电动装置的设计

黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 6 页 毕业设计文献综述 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师2012年 03 月 10 日阀门电动装置摘要：本文介绍了阀门电动装置的组成性能、选用要求、以及国内外阀门电动装置市场的发展趋势。通过这些对阀门电动装置有一个大致的了解，为设计做准备。关键词：阀门；电动装置 前言阀门是石油、化工、电站、长输管线、宇航以及海洋采油等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备。上述工业的发展和需要，推动了阀门工业的发展。近年来，在满足各方面高参数新要求的同时，对阀门的结构、材料和生产工艺等方面，对如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予以密切关注【1】。因此，对阀门要求进一步严格控制内在质量阀门电动装置是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的驱动设备，其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来控制。由于阀门电动装置的工作特性和利用率取决于阀门的种类、装置工作规范及阀门在管线或设备上的位置【2】1.阀门电动装置的发展自80年代我国改革开放至今，我国的化工行业得到了长足的发展，发生了翻天覆地的变化，化工设计行业也随之发生了很大的变化。由于国外先进技术的不断引进及国内化工技术开发力度的不断加大，化工产品种类不断增多，品种越来越齐全.随着国家经济水平的提高，化工设计行业对阀门制造业的要求也越来越高，尤其是对阀门的性能的可靠性、耐用性等要求越来越高。从整个阀门市场来看，主要有两个【3】：（1）国内市场国内市场又分新建、扩建程项目市场，老装置维修、改造项目市场。从这两块市场来看，普通阀门产品严重供大于求，其次，企业之间竟相压仰，无序竞争，假冒伪劣，市场很不规范，导致某些阀门生产企业在惨烈的竞争中，连年大幅度亏损。从这两块市场的需求来看，随着市场经济的发展和完善，特别是进步世界贸易组织（WTO），其市场变化越来越大，企业受市场的影响越来越深，用户对市场产品的需求越来越高，对产品开发、生产周期的需求越来越短。（2）国外市场国外市场近几年十分活跃，竞争相当激烈。东亚和东南亚的阀门进出口增长迅速，北美的欧共体等发达国家间的市场贸易持续发展，德国、意大利、日本、中国等国家和地区的出口扩大，美国、英国、法国等国家进口的高速增长，形成了国际阀门市场繁荣的支撑点，再者由于世界经济进一步国际化，跨国公司将不断推动国际阀门市场的发展国际贸易地区化是毕成为另一大特点。 2.阀门电动装置组成电动装置一般由下列部分组成【4】【5】： 专用电动机，特点是过载能力强起动转矩大转动惯量小，短时断续工作。 减速机构，用以减低电动机的输出转速。 行程控制机构，用以调节和准确控制阀门的启闭位置。 转矩限制机构，用以调节转矩(或推力)并使之不超过预定值。 手动电动切换机构，进行手动或电动操作的联锁机构。 开度指示器，用以显示阀门在启闭过程中所处的位置。3.国内阀门的种类（1）城市建筑用阀门：城建系统一般采用低压阀门，目前正向环保型和节能型方向发展。环保型的胶板阀、平衡阀及中线蝶阀、金属密封蝶阀正在逐渐取代低压铁制闸阀。国内城市建筑需用阀门多为平衡阀、软密封闸阀、蝶阀等【6】。（2）城市供热用阀门：城市代热系统中，需用大量的金属密封蝶阀、水平平衡阀及直埋式球阀、因这类阀解决管道纵向、横向水力失调问题，达到节能、代热平衡的目的。（3）环保用阀门：国内环保系统中，给水系统主要需用中线蝶阀、软密封闸阀、球阀、排气阀（用于排除管道中的空气）。污水处理系统主要需用软密封闸阀、蝶阀。（4）城市燃气用阀门：城市燃气占整个天然全市场的 22%，阀门用量大其类型也多主要需要球阀、旋塞阀、减压阀、安全阀。（5）长输管线用阀门：长输管线主要为原油、成品没及天然管线。这类管线需用量居多的阀门是锻钢三体式全通径球阀、抗硫平板闸阀，安全阀，止回阀。（6）石化装置用阀门：a、炼油装置，炼油装置需用的阀门大多是管道阀门，主要为闸阀、截止阀、止回阀、安全阀、球阀、蝶阀、疏水阀、其中，闸阀需量占阀门总数的 80% 左右，（阀门占装置总投资的 3%5%）。b、化纤装置，化纤产品主要有涤纶、晴纶、维纶三大类。其需用的阀门的球阀、夹套阀（夹套球阀、夹套闸阀、夹套截止阀）。c、丙烯晴装置。该装置一般需用 API 标准生产的阀门，主要为闸阀、截止阀、止回阀、球阀、疏水阀、针型阀、旋塞阀、其中，闸阀占阀门总量的 75% 左右。d、合成氨装置。由于合成氨原和净化方法不同，其工艺流程不同，所需阀门的技术性能也不同。目前，国内合成氨装置主要需用闸阀、截止阀、止回阀、疏水阀、蝶阀、球阀、隔膜阀、调节阀、针型阀、安全阀、高温低温阀。其中，截止阀占装置用阀总数据的 53.4%，闸阀占 25.1%，疏水阀占 7.7%，安全阀占 2.4%，调节阀和离低温阀及其它占 11.4%。e、乙烯装置，乙烯装置是石油化工的龙头装置，其需用阀门种类繁多。闸阀、截止阀、止回阀、升降杆式球阀占大多数，其中闸阀需居首。“十五”规划，全国还需建年产 66 万吨的乙烯装置6套，其阀门需求量可观。另外，大型乙烯和高压聚乙烯装置还需用超高温，越低温及超高压阀门系列产品。f、空分装置。“空分”即空气分离，该装置主要需用截止阀、安全阀、止回阀、调节阀、球阀、蝶阀、低温阀。g、聚丙烯装置，聚丙烯易是以丙烯为原料，经聚合而成的高分子化合物，该装置主要需用闸阀、截止阀、止回阀、针型阀、球阀、疏水阀。（7）电站用阀门：我国电站的建设正向大型化方向发展，所以需用大口径及高压的安全阀、减压阀、截止阀、闸阀、蝶阀、紧急切断阀及流量控制阀、球面密封仪表截止阀，（根据国家“十五”规划，除内蒙、贵州两省还可建 20 万千瓦以上机组外，其它省市则只能建 30 万千瓦以上的机组）【7】。（8）冶金用阀门：冶金行业中氧化铝行为主要需用耐磨料浆阀（在流式截止阀）、调节疏水阀。炼钢行业主要需用金属密封球阀、蝶阀及氧化球阀、截止阀和四通换向阀。（9）海洋平合用阀门：随着海上油田开采的发展，其海洋平发需用阀门的量也逐渐增多。海洋平台需用关断球阀、止回阀、多路阀。（10）食品医药用阀门：该行业主要需用不锈钢球阀、无毒全塑球阀及蝶阀。4. 根据阀门类型选择电动执行器(1) 角行程电动执行器（转角360度） 适用于闸阀、截止阀等。 电动执行器输出轴的转动大于一周，即大于360度，一般需多圈才能实现阀门的启闭过程控制。(3) 直行程（直线运动） 适用于单座调节阀、双座调节阀等。 电动执行器输出轴的运动为直线运动式，不是转动形式。5根据阀门所需的扭力确定电动执行器的输出扭力阀门启闭所需的扭力决定着电动执行器选择多大的输出扭力，一般由使用者提出或阀门厂家自行选配，做为执行器厂家只对执行器的输出扭力负责，阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定，但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别，所以不同厂家生产的同规格阀门所需扭力也有所区别，即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭力也有所差别，当选型时执行器的扭力选择太小就会造成无法正常启闭阀门，因此电动执行器必需选择一个合理的扭力范围【10】【11】。6 正确选择阀门电动装置的依据：操作力矩：操作力矩是选择阀门电动装置的最主要参数，电动装置输出力矩应为阀门操作最大力矩的1.21.5倍【12】【13】【14】。 操作推力：阀门电动装置的主机结构有两种：一种是不配置推力盘，直接输出力矩；另一种是配置推力盘，输出力矩通过推力盘中的阀杆螺母转换为输出推力。 输出轴转动圈数：阀门电动装置输出轴转动圈数的多少与阀门的公称通径、阀杆螺距、螺纹头数有关，要按MH/ZS计算（M为电动装置应满足的总转动圈数，H为阀门开启高度，S为阀杆传动螺纹螺距，Z为阀杆螺纹头数）。 阀杆直径：对多回转类明杆阀门，如果电动装置允许通过的最大阀杆直径不能通过所配阀门的阀杆，便不能组装成电动阀门。因此，电动装置空心输出轴的内径必须大于明杆阀门的阀杆外径。对部分回转阀门以及多回转阀门中的暗杆阀门，虽不用考虑阀杆直径的通过问题，但在选配时亦应充分考虑阀杆直径与键槽的尺寸，使组装后能正常工作。 输出转速：阀门的启闭速度若过快，易产生水击现象。因此，应根据不同使用条件，选择恰当的启闭速度。参考文献1 洪勉成,陆培文.阀门设计计算手册M.北京:中国标准化出版社，1994.2 杨源泉.阀门设计手册M.第一版.北京:机械工业出版社，1992.3 陆培文.阀门选用手册M.北京:机械工业出版社，20014 孙晓霞.实用阀门技术问答M.北京:中国标准出版社，2001,17:3-85 陆培文.国内外阀门新结构M.北京:中国标准出版社，1997.6 钢制压力容器GB150-1998S7API Sepecification 6DS,Twenty-second Edition.American Petroleum Institute.January,20028 ASME BPV Code SectionVIIIS,Division3,1986 Edition9 章华友，晏泽荣.阀门与选用M.北京:北京科学技术出版杜，199410 刘极峰.计算机辅助设计与制造M.北京：高等教育出版社，2004.11 张锁龙,庞明