1 大略叙述

  随着我国经济和电力行业的飞速进展，对高性能、大口径液控蝶阀的需要越来越大。液控蝶阀主要应用于水力发电站水轮泵进口，或水利工程、电力和给排水等各类泵站的抽水机出口。办公时，液控蝶阀与管道主机连锁扼制，依照水动力过程扼制原理，通电流通过气扼制系统设计的启闭扼制手续，成功实现管路的截至，管用消弭水锤对管路的冲击，起到尽力照顾管路系统安全的效用。

  2 结构特别的性质

  液控蝶阀主要由三不公正金属严密封闭蝶阀、机械传动装置、液压油缸、液压泵站和电气扼制系统等组成（图1）。

  2.1 三不公正金属严密封闭蝶阀

  三不公正金属严密封闭蝶阀主要由阀体、蝶板、严密封闭圈和阀杆等组成（图2）。阀杆旋转核心与阀体轴向核心（管）之间有一个离开正道X，阀杆旋转核心与阀座严密封闭面之间的离开正道Y，严密封闭锥面核心线与管道轴线间夹角。不公正X和Y的接合萌生了一种凸轮效应。当阀门开启时，蝶板可以迅速摆脱阀座，管用的减小了蝶板与阀座的磨耗，减低了阀门的开关力矩。三不公正金属严密封闭蝶阀具备启闭灵活，力矩小，操作简单，运用生存的年限长等独特的地方。

  2.2 机械传动装置

  机械传动局部主要由箱体、箱盖、开关指使、齿轮、齿条、齿条座和调试座等组成，齿轮齿条传动将液压缸的直线推力运动改换成阀门的圆周运动，驱动阀门施行启闭动作。

  2.3 液压油缸局部

  液压 油缸局部主要由缸体、活塞、活塞杆、缸头和缸盖等组成。液压缸将液压能改换成机械能，使机械成功实现直线往复运动。

  2.4 液压泵站局部

  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。依据液控蝶阀的动作要求，液控泵站主要由两条扼制油路和一条匡助油路扼制阀门的启闭、缓闭和游动等动作。

  2.5 电气扼制局部

  电气扼制局部主要由扼制箱柜、低压电器、可编程扼制器（PLC）和改换电源等组成。扼制系统以PLC为中心，可供给对单个蝶阀的在场手动和远距离手动，可接纳来自DCS的扼制信号，与循环抽水机合适联动。供给蝶阀卡涩报警，蓄能器压力低和异常报警，过扭矩报警，油源滤油器拥塞报警，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，可成功实现联动停循环抽水机。

  3 预设

  3.1 蝶阀

  （1）壳体最小壁厚

  钢及硼钢圆形阀体（图3）的最小壁厚tB为

  式中 p———计算压力，MPa

  Dn———计算内径，mm

  ［L］———许用拉应力，MPa

  C———腐蚀余量，mm

  （2）蝶板

  三不公正蝶阀的蝶板（图4）受力比较复杂，认为合适而使用估算法算出蝶板的厚度，而后用Solidworks或有限元剖析软件施行校核，确认蝶板的合宜尺寸。

  （3）阀杆力矩

  阀杆力矩M为

  式中 MM———严密封闭面间磨擦力矩，Nmm

  MC———阀杆轴承磨擦力矩，Nmm

  MT———严密封闭填料磨擦力矩，Nmm

  MJ———静水动力矩，Nmm

  MD———动水动力矩，Nmm

  qM———严密封闭面不可少比压，MPa

  R———蝶板严密封闭半径，mm

  bM———严密封闭面接触宽度，mm

  fM———严密封闭面磨擦因子

  h———阀杆与蝶板核心的不公正距，mm

  FC———效用在阀杆轴承上的负荷，N

  fC———轴承磨擦系数

  bM———严密封闭面接触宽度，mm

  dF———阀杆直径，mm

  D———蝶板直径，mm

  ———媒介疏密程度，N/mm3

  g———重力加速度，mm/s2

  m———动水动力系数

  H———最大静压水头，mm

  qv———大小流量，m3/h

  A———管子截平面或物体表面的大小，m2

  t———关阀时间，s

  ———蝶板开度为时的流阻系数

  0———蝶板开度为0时的流阻系数

  V———媒介流速，mm/s

  （4）阀杆强度

  普通事情状况下，蝶阀的阀不锈钢阀门杆一般选用没有阶梯的群体棒料加工（图5），其掉转应力N为

  式中  W———抗扭断面系数，mm3

  ［N］———材料的许用掉转应力，MPa

  （5）支架法兰螺钉

  螺钉的组合预设有多种方式，应依据蝶阀支架的结构方式（图6）施行受力剖析。

  单个螺钉负荷力Fo和螺钉小径d为

  式中  Kn———安全程度

  Z———螺钉数目

  r———螺钉孔距核心半径，mm

  ———接合面磨擦系数

  ［］———材料的许用应力，MPa

  ♂

  3.2 齿轮

  （1）齿轮（图7）分度圆上的圆周力Ft

  式中  T———传交的扭矩，Nm

  df———分度圆直径，mm

  （2）接触强度和屈曲强度

  强度简化公式为

  式中  a———核心矩，mm

  d1———小齿轮核心圆直径，mm

  m———端面模数，mm

  Z1———小齿轮齿数

  a，d，m———齿宽系数

  u———齿数比

  YFS———复合齿形系数

  HP———许用接触应力，MPa

  FP———许用屈曲应力，MPa

  T1———传交的定额转矩，Nm

  K———负荷系数

  3.3 油缸

  （1）内径

  当液压油缸的理论推力和供油压力为已知时，则无活塞杆侧的缸筒内径Dw和有活塞杆侧的缸筒内径Dy为

  式中  dh———活塞杆直径，m

  P———供油压力，MPa

  F1，F2———液压缸的理论推力和张力，N

  （2）螺钉强度

  缸筒与端部用处兰连署时（图8），螺丝扣处的拉应力L、剪应力L和合成应力n为

  式中  F———缸筒端部承担的最大推力，N

  Kj———拧紧螺丝扣的系数

  K1———螺丝扣连署的磨擦因子

  dL———螺丝扣底径，m

  ［p］———材料的许用应力，MPa

  3.4 泵站

  （1）液压泵的流量

  式中  T———办公循环周期时间，s

  Vi———第i个执行元件在周期内的耗油量，m3

  z———办公周期中需求系统供油施行办公的执行元件数

  Kx———系统泄露系数（Kx=1.1～1.2）

  （2）马达驱动功率

  式中  PN———液压泵定额压力，MPa

  QN———液压泵定额流量，L/min

  p———液压泵的总速率

  ———改换系数

  （3）蓄能器

  蓄能器是将压力液体的液压能改换为位能储存起来，当系统需求时再由位能转化为液压能而做功的器皿。因为这个，蓄能器可以作为匡助的或是应急的动力源，可以补给系统的泄露、牢稳系统的办公压力，以及借鉴泵的脉动和回路上的液压冲击等。蓄能器用液压缸容量Vi和蓄能器的总容量Vo为

  式中  Ai———液压缸办公腔管用平面或物体表面的大小，m2

  Li———液压缸行程，m

  Ki———系统泄露系数（Ki=1.2～1.25）

  VW———蓄能器管用办公容量，L

  Po———充大气的压力力，MPa

  P1———最低办公压力，MPa

  P2———无上办公压力，MPa

  n———指数，绝热过程（n=1.4，对氮气和空气）

  3.5 电控系统

  电控局部可认为合适而使用一套系统同时扼制一台机组的一台循环水出口蝶阀的扼制形式，电控系统由动力局部、扼制局部和电源局部组成。

  动力局部是三相交流电扼制油泵电机，由断路器手动扼制电路的通断，交流接触器扼制油泵的开始工作和休止，热转载是尽力照顾油泵电机过热而烧坏。

  扼制局部主要以PLC智能扼制器为中心，经编程可收缴开、关、停、游动、阀门位相信号和泵站的扼制信号等，可输出油泵电机扼制信号、开、关、停、游动和泵站的扼制信号等。

  电源局部是为PLC供给低压牢稳的电源及外控电磁阀和指使局部供给电源。有电源改换器，指使灯涵盖扼制电源、开关阀指使、游动指使、整张纸和全关指使，电磁阀有开阀电磁阀、关阀电磁阀、保压电磁阀和缓闭电磁阀。

  4 结束语

  液控蝶阀作为水轮泵进口阀或抽水机出口阀已在电站和水厂扼制装置中获得广泛的应用，其性能牢稳，品质靠得住，操作便捷。

  参照文献

  〔1〕陆培文．实用阀门预设手册〔M〕．北京：机械工业出版社，2002．

  〔2〕成大先．机械预设手册〔M〕．北京：化学工业出版社，2002．