1 大略敘述

  隨著我國經濟和電力行業的飛速進展，對高性能、大口徑液控蝶閥的需要越來越大。液控蝶閥主要應用于水力發電站水輪泵進口，或水利工程、電力和給排水等各類泵站的抽水機出口。辦公時，液控蝶閥與管道主機連鎖扼制，依照水動力過程扼制原理，通電流通過氣扼制系統設計的啟閉扼制手續，成功實現管路的截至，管用消弭水錘對管路的沖擊，起到盡力照顧管路系統安全的效用。

  2 結構特別的性質

  液控蝶閥主要由三不公正金屬嚴密封閉蝶閥、機械傳動裝置、液壓油缸、液壓泵站和電氣扼制系統等組成（圖1）。

  2.1 三不公正金屬嚴密封閉蝶閥

  三不公正金屬嚴密封閉蝶閥主要由閥體、蝶板、嚴密封閉圈和閥桿等組成（圖2）。閥桿旋轉核心與閥體軸向核心（管）之間有一個離開正道X，閥桿旋轉核心與閥座嚴密封閉面之間的離開正道Y，嚴密封閉錐面核心線與管道軸線間夾角。不公正X和Y的接合萌生了一種凸輪效應。當閥門開啟時，蝶板可以迅速擺脫閥座，管用的減小了蝶板與閥座的磨耗，減低了閥門的開關力矩。三不公正金屬嚴密封閉蝶閥具備啟閉靈活，力矩小，操作簡單，運用生存的年限長等獨特的地方。

  2.2 機械傳動裝置

  機械傳動局部主要由箱體、箱蓋、開關指使、齒輪、齒條、齒條座和調試座等組成，齒輪齒條傳動將液壓缸的直線推力運動改換成閥門的圓周運動，驅動閥門施行啟閉動作。

  2.3 液壓油缸局部

  液壓船用閥門油缸局部主要由缸體、活塞、活塞桿、缸頭和缸蓋等組成。液壓缸將液壓能改換成機械能，使機械成功實現直線往復運動。

  2.4 液壓泵站局部

  液壓泵站主要由油箱、液壓集成塊、電機、高壓油泵、蓄能器和管路等組成。依據液控蝶閥的動作要求，液控泵站主要由兩條扼制油路和一條匡助油路扼制閥門的啟閉、緩閉和游動等動作。

  2.5 電氣扼制局部

  電氣扼制局部主要由扼制箱柜、低壓電器、可編程扼制器（PLC）和改換電源等組成。扼制系統以PLC為中心，可供給對單個蝶閥的在場手動和遠距離手動，可接納來自DCS的扼制信號，與循環抽水機合適聯動。供給蝶閥卡澀報警，蓄能器壓力低和異常報警，過扭矩報警，油源濾油器擁塞報警，油箱液位超高或超低報警等功能。執行開閥操作時，如在規定時間內蝶閥未能正常開啟，可成功實現聯動停循環抽水機。

  3 預設

  3.1 蝶閥

  （1）殼體最小壁厚

  鋼及硼鋼圓形閥體（圖3）的最小壁厚tB為

  式中 p———計算壓力，MPa

  Dn———計算內徑，mm

  ［L］———許用拉應力，MPa

  C———腐蝕余量，mm

  （2）蝶板

  三不公正蝶閥的蝶板（圖4）受力比較復雜，認為合適而使用估算法算出蝶板的厚度，而后用Solidworks或有限元剖析軟件施行校核，確認蝶板的合宜尺寸。

  （3）閥桿力矩

  閥桿力矩M為

  式中 MM———嚴密封閉面間磨擦力矩，Nmm

  MC———閥桿軸承磨擦力矩，Nmm

  MT———嚴密封閉填料磨擦力矩，Nmm

  MJ———靜水動力矩，Nmm

  MD———動水動力矩，Nmm

  qM———嚴密封閉面不可少比壓，MPa

  R———蝶板嚴密封閉半徑，mm

  bM———嚴密封閉面接觸寬度，mm

  fM———嚴密封閉面磨擦因子

  h———閥桿與蝶板核心的不公正距，mm

  FC———效用在閥桿軸承上的負荷，N

  fC———軸承磨擦系數

  bM———嚴密封閉面接觸寬度，mm

  dF———閥桿直徑，mm

  D———蝶板直徑，mm

  ———媒介疏密程度，N/mm3

  g———重力加速度，mm/s2

  m———動水動力系數

  H———最大靜壓水頭，mm

  qv———大小流量，m3/h

  A———管子截平面或物體表面的大小，m2

  t———關閥時間，s

  ———蝶板開度為時的流阻系數

  0———蝶板開度為0時的流阻系數

  V———媒介流速，mm/s

  （4）閥桿強度

  普通事情狀況下，蝶閥的閥不銹鋼閥門桿一般選用沒有階梯的群體棒料加工（圖5），其掉轉應力N為

  式中  W———抗扭斷面系數，mm3

  ［N］———材料的許用掉轉應力，MPa

  （5）支架法蘭螺釘

  螺釘的組合預設有多種方式，應依據蝶閥支架的結構方式（圖6）施行受力剖析。

  單個螺釘負荷力Fo和螺釘小徑d為

  式中  Kn———安全程度

  Z———螺釘數目

  r———螺釘孔距核心半徑，mm

  ———接合面磨擦系數

  ［］———材料的許用應力，MPa

  ♂

  3.2 齒輪

  （1）齒輪（圖7）分度圓上的圓周力Ft

  式中  T———傳交的扭矩，Nm

  df———分度圓直徑，mm

  （2）接觸強度和屈曲強度

  強度簡化公式為

  式中  a———核心矩，mm

  d1———小齒輪核心圓直徑，mm

  m———端面模數，mm

  Z1———小齒輪齒數

  a，d，m———齒寬系數

  u———齒數比

  YFS———復合齒形系數

  HP———許用接觸應力，MPa

  FP———許用屈曲應力，MPa

  T1———傳交的定額轉矩，Nm

  K———負荷系數

  3.3 油缸

  （1）內徑

  當液壓油缸的理論推力和供油壓力為已知時，則無活塞桿側的缸筒內徑Dw和有活塞桿側的缸筒內徑Dy為

  式中  dh———活塞桿直徑，m

  P———供油壓力，MPa

  F1，F2———液壓缸的理論推力和張力，N

  （2）螺釘強度

  缸筒與端部用處蘭連署時（圖8），螺絲扣處的拉應力L、剪應力L和合成應力n為

  式中  F———缸筒端部承擔的最大推力，N

  Kj———擰緊螺絲扣的系數

  K1———螺絲扣連署的磨擦因子

  dL———螺絲扣底徑，m

  ［p］———材料的許用應力，MPa

  3.4 泵站

  （1）液壓泵的流量

  式中  T———辦公循環周期時間，s

  Vi———第i個執行元件在周期內的耗油量，m3

  z———辦公周期中需求系統供油施行辦公的執行元件數

  Kx———系統泄露系數（Kx=1.1～1.2）

  （2）馬達驅動功率

  式中  PN———液壓泵定額壓力，MPa

  QN———液壓泵定額流量，L/min

  p———液壓泵的總速率

  ———改換系數

  （3）蓄能器

  蓄能器是將壓力液體的液壓能改換為位能儲存起來，當系統需求時再由位能轉化為液壓能而做功的器皿。因為這個，蓄能器可以作為匡助的或是應急的動力源，可以補給系統的泄露、牢穩系統的辦公壓力，以及借鑒泵的脈動和回路上的液壓沖擊等。蓄能器用液壓缸容量Vi和蓄能器的總容量Vo為

  式中  Ai———液壓缸辦公腔管用平面或物體表面的大小，m2

  Li———液壓缸行程，m

  Ki———系統泄露系數（Ki=1.2～1.25）

  VW———蓄能器管用辦公容量，L

  Po———充大氣的壓力力，MPa

  P1———最低辦公壓力，MPa

  P2———無上辦公壓力，MPa

  n———指數，絕熱過程（n=1.4，對氮氣和空氣）

  3.5 電控系統

  電控局部可認為合適而使用一套系統同時扼制一臺機組的一臺循環水出口蝶閥的扼制形式，電控系統由動力局部、扼制局部和電源局部組成。

  動力局部是三相交流電扼制油泵電機，由斷路器手動扼制電路的通斷，交流接觸器扼制油泵的開始工作和休止，熱轉載是盡力照顧油泵電機過熱而燒壞。

  扼制局部主要以PLC智能扼制器為中心，經編程可收繳開、關、停、游動、閥門位相信號和泵站的扼制信號等，可輸出油泵電機扼制信號、開、關、停、游動和泵站的扼制信號等。

  電源局部是為PLC供給低壓牢穩的電源及外控電磁閥和指使局部供給電源。有電源改換器，指使燈涵蓋扼制電源、開關閥指使、游動指使、整張紙和全關指使，電磁閥有開閥電磁閥、關閥電磁閥、保壓電磁閥和緩閉電磁閥。

  4 結束語

  液控蝶閥作為水輪泵進口閥或抽水機出口閥已在電站和水廠扼制裝置中獲得廣泛的應用，其性能牢穩，品質靠得住，操作便捷。

  參照文獻

  〔1〕陸培文．實用閥門預設手冊〔M〕．北京：機械工業出版社，2002．

  〔2〕成大先．機械預設手冊〔M〕．北京：化學工業出版社，2002．