气动法兰式球阀设计选型方案

【资料简介】

一，气动法兰式球阀设计选型方案管路设计
是一个单转90°转换阀。气动执行器（气动头）在气源压力的作用下推动活塞以驱动阀门执行开关动作。气动阀门使用0.3到0.8 MPa的供气压力。它们通常配备以下组件来过滤减压阀，电磁阀，限位开关，气动头和其他组件。根据阀门的故障，阀门的作用将分为气动阀门，单作用和双作用球阀两类。气动球阀广泛适用于天然气、油品、化工、冶金、造纸、电力、矿业、印染、生物制药、日用化工、食品饮料、水处理及空气处理等行业的流体控制或调节控制，与自动化气动仪表配套使用。   单作用气动执行器学名弹簧活塞式气缸，常用于对管路系统对开关阀有需要自动复位的场所。气动单作用执行器工作原理：单作用气动执行器内部带有圆柱形高强度弹簧，在突然断气的情况下，依靠弹簧的弹性作用气缸活塞推动气缸连杆恢复到出厂设置位置。单作用气动阀门出厂前均会根据现场工况设置阀常开或常闭状态，常开型：通气关、断气开，常闭型：通气开、断气关。单作用气缸特点结构简单、有效行程小、耗气量少。

       双作用气动执行器学名气动活塞式气缸，双作用气动执行器是指由内部两个活塞分别输入压缩空气，以实现双向运动的气动执行器。双作用气动执行器对比单作用市场应用量要大得多的多。气动双作用执行器工作原理：因双作用气动执行器与单作用不同没有复位弹簧，所以需要气缸的活塞前进或者后退都能输出力，推力或者拉力。气源从活塞上腔进时,连杆向下运动。气源从活塞下腔进时,连杆向上运动。双作用气缸特点结构简单、行程可根据需要选择。需要注意的是气缸若不带缓冲装置，当活塞运动到终端时，特别是行程长的气缸，活塞撞击端盖的力量很大，容易损坏零件。

气动阀门执行器接口尺寸主要有五种分别为：

内螺纹2分=G1/4"，6.6mm；

内螺纹3分=G3/8"，9.5mm；

内螺纹4分=G1/2"，12.7mm；

内螺纹6分=G3/4"，19.1mm；

内螺纹1寸=G1"，25.4mm。

       两类气缸属气动双作用应用，因其体积小、重量轻、开关速度快，常用于气动软密封对夹蝶阀D671X、气动铸钢球阀Q641F等开关阀门上。

气动法兰式球阀设计选型方案工作原理图
图1双作用气动球阀工作原理图（1.气动头2.电磁阀3.过滤器减压阀4.空气源）
是双作用气动球阀的示意图。压缩空气（气源）首先通过过滤减压阀，除去其中含有的水分，油和固体尘粒，并将系统压力调整到设定值以提供稳定的空气压力。然后，气体从端口b流入电磁阀入口端口a，进入气动头，推动活塞，排气通道为d-E。线圈通电后，电磁阀改变方向，气体从端口d流向气动头。将活塞向相反方向推行动，排气管道是b〜c。
单作用气动球阀的工作原理图
单作用气动球阀工作原理图（1.气动头2.电磁阀3.过滤器减压阀4.空气源）
是的示意图。如前所述，压缩空气首先通过过滤减压阀。当电磁阀的线圈通电时，气体流入电磁阀的入口a，并从端口b流入气动头。 ，推动活塞作用，同时气动头内弹簧被压缩。当发生故障（失电或断电）时，电磁阀恢复弹簧位置，气源被阻塞，气动头弹簧释放压缩力，活塞向相反方向移动。排气通道为b〜 c，可以将阀门停在设定的开启或关闭位置，以防止事故发生。
其次，气动球阀的常见需求和解决方案
为了满足不同类型的管道系统，有必要选择相应的管道系统。 “表1”是普通气动元件的选择原则。

《表 1》 气动元件的选型原则

序号	要求	解决方案
1	普通型，发生故障时，阀门保位	双作用气动头、过滤减压阀、电磁阀、限位开关（通过电磁阀与气动头的不同连接，可实现断电状态下，阀门的开启/关闭要求）
2	普通型，故障位置开/故障位置关	单作用气动头、过滤减压阀、电磁阀、限位开关
3	符合 NAMUR 结构标准	选用符合 NAMUR 接口的气动头、电磁阀、限位开关
4	手动操作功能	配气动手轮或者液压手动泵等
5	电磁阀带手动操作	选用带手动功能的电磁阀
6	阀门快速开启/关闭	选用大流量的过滤减压阀、电磁阀，加大钢管直径，在气动头出气口增加快排阀1以及电磁阀控制大口径气控阀等
7	阀门开关时可调	增加调节阀（针阀）或者阻尼器
8	现场无电源或禁电	将电磁阀换成气控阀
9	现场防爆、防水、防腐蚀等	选用相应等级的气动头、电磁阀、限位开关、连接件等
10	阀门/关度可调	选用定位器代替电磁阀、限位开关
11	双作用气缸实现单作用功能	增加气罐、气控阀等元件
12	现场禁铜	不选用含铜的气动元件，如铜管、铜管接头、铜电磁阀
13	增加电磁阀可靠性	选用两个或者更多电磁阀控制

气动球阀广泛适用于天然气、油品、化工、冶金、造纸、电力、矿业、印染、生物制药、日用化工、食品饮料、水处理及空气处理等行业的流体控制或调节控制，与自动化气动仪表配套使用。   单作用气动执行器学名弹簧活塞式气缸，常用于对管路系统对开关阀有需要自动复位的场所。气动单作用执行器工作原理：单作用气动执行器内部带有圆柱形高强度弹簧，在突然断气的情况下，依靠弹簧的弹性作用气缸活塞推动气缸连杆恢复到出厂设置位置。单作用气动阀门出厂前均会根据现场工况设置阀常开或常闭状态，常开型：通气关、断气开，常闭型：通气开、断气关。单作用气缸特点结构简单、有效行程小、耗气量少。

       双作用气动执行器学名气动活塞式气缸，双作用气动执行器是指由内部两个活塞分别输入压缩空气，以实现双向运动的气动执行器。双作用气动执行器对比单作用市场应用量要大得多的多。气动双作用执行器工作原理：因双作用气动执行器与单作用不同没有复位弹簧，所以需要气缸的活塞前进或者后退都能输出力，推力或者拉力。气源从活塞上腔进时,连杆向下运动。气源从活塞下腔进时,连杆向上运动。双作用气缸特点结构简单、行程可根据需要选择。需要注意的是气缸若不带缓冲装置，当活塞运动到终端时，特别是行程长的气缸，活塞撞击端盖的力量很大，容易损坏零件。

气动阀门执行器接口尺寸主要有五种分别为：

内螺纹2分=G1/4"，6.6mm；

内螺纹3分=G3/8"，9.5mm；

内螺纹4分=G1/2"，12.7mm；

内螺纹6分=G3/4"，19.1mm；

内螺纹1寸=G1"，25.4mm。

       两类气缸属气动双作用应用，因其体积小、重量轻、开关速度快，常用于气动软密封对夹蝶阀D671X、气动铸钢球阀Q641F等开关阀门上。

气动球阀结构特点为：

　　◆气动执行器：采用新型系列GT型气动执行器，有双作用式和单作用式（弹簧复位），齿轮齿条传动，安全可靠；大口径阀门采用系列HAW型气动执行器拔叉式传动，结构合理，输出扭矩大，有双作用式和单作用式（弹簧复位）；参考本公司气动执行器样本。

　　◆壳体结构：固定式球阀的阀体根据用户需要及实际工况条件的不同可设计为铸造结构、锻造结构及全焊接结构三种形式，其中全焊接结构的球阀主要适用于埋地使用。

　　◆ *的阀座密封结构：

　　浮动式球阀采用唇型弹性密封圈结构设计，保证密封的可靠性，对于低压、超低压或真空；正况用球阀，采用板簧加载的阀座密封结构，能确保球阀可靠的密封。中、高温球阀的阀座材料可选用对位聚苯或金属材料。

　　固定式球阀根据压力的大小、介质性质及密封要求的不同而选择球前密封结构、球后密封结构或前后双密封结构。中、高温球阀的阀座材料可选用对位聚苯或金属材料。

　　◆阻塞与排泄：当阀门处于关闭状态时，上下游侧的阀座使液体阻断，阀体中腔的积滞物可以通过排泄装置进行排泄。

　　◆自动泄压结构：当中腔压力出现异常升高现象时，中腔介质能依靠本身的推力推动阀座而自动泄压，从而确保阀提安全。

　　◆阀杆的可靠密封：阀杆采用有倒密封的下装式结构，倒密封的密封力随介质压力增高而增大，故能确保阀杆的可靠密封，而且，当阀杆异常升压时，阀杆不会喷出。

　　◆防火结构：根据工况及用户的需要，球阀可设计为防火结构。球阀的耐火设计执行API607及JB/T6899等标准的规定，一旦发生火灾而使软密封圈烧损时，球阀的防火结构可阻止介质的大量泄漏，防止火灾的进一步扩大。

　　◆防静电结构：当操作阀门时，由于球体和阀座之间的磨擦，会产生牛静电电荷并积聚在球体上，为防止产生静电火花，特在阀门上设置静电装置，将积聚在球体上的电荷导出。

　　全通径结构及缩径结构：为满足用户的不同需要，本公司球阀产品有全通径和缩径两种系列。全通径球阀的通道内径与管道内径一致，便于清扫，而缩径系列球阀的重量相对较轻，但流阻力仅为相同口径截止阀1/7左右，故缩径系列球阀的应用前景较为广阔。

三是气动法兰式球阀设计选型方案气动元件的选择
1.气动头选择
在选择气动头时，首先要确定它是单作用气动头还是双作用气动头。然后，根据气门运行条件，气源压力和其他参数，选择符合输出转矩要求的气动头。
为了说明气动头的选型过程：选择球阀16×14BS15J，实际压力为19.5MPa;气动头的选择为：EMERSON，单作用，故障位置关闭，气源压力为0.55MPa。
检查“球阀扭矩表”，可用数据，参见“表2”。
以安全系数1.4为例，阀门各位置的扭矩值见表3。
根据EMERSON产品目录，气动头型号为G7028-SR4-CW。如表3所示，每个扭矩值都大于阀门相应的扭矩值并符合要求。

《表 2》 球阀扭矩数据

智能扭矩计算		全压下的计算扭矩 / N·m	实际压力 / MPa	实际压力下的计算扭矩 / N·m
口径 / in	磅级 / Lb
14	1500	21000	19.5	16058.82

《表 3》 扭矩值

阀门位置	VBTO	VRTO	VETO	VBTC	VRTC	VETC
执行器位置	ABTO	ARTO	AETO	ABTC	ARTC	AETC
16×14BS15J	22484	13490	16863	20236	13490	20236
G7028-SR4-CW	42955	18558	28223	34732	14578	21404

2. 电磁阀选型
电磁阀选型的时候，要注意电磁阀的特征参数是否满足需要，如压力范围、流通介质、工作温度、流通系数、电压、防爆要求以及其他功能等。
3. 过滤减压阀选型
过滤减压阀选型的时候，要注意过滤减压阀的压力范围、流通介质、工作温度、排水装置（自排、手排）及滤芯精度等。
4. 限位开关选型
限位开关选型的时候，要注意反馈方式（机械式、感应式）、位置指示的颜色是否符合要求，以及是否符合相应的防爆等级等。