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各类阀门的操作力矩介绍

楔式闸阀操作力矩特性

当阀门的开度在10%以上时,阀门的轴向力,即阀门的操作力矩的变化不大。当阀门的开度低于10%时,由于流体的节流,使闸阀的前后压差增大。

这个压差作用在闸板上,使阀杆需要较大的轴向力才能带动闸板,所以在此范围内,阀门操作力矩的变化比较大。图中,实线表示刚性闸板闸阀操作力矩特性;虚线表示弹性闸板的闸阀操作力矩特性。从曲线看出,弹性闸板的闸阀,在接近关闭时所需的操作力矩比刚性闸板的要大些。

闸板关闭时,由于密封面的密封方式不同,会产生不同的情况。对于自动密封闸阀(包括平板闸阀),在阀关闭时,闸板的密封面恰好对正阀座密封面,即是阀门的全关位置。但此位置在阀门运行条件下是无法监视的,因此在实际使用时是将阀门关至下止点的位置作为闸阀全关位置。由此可见,自动密封的阀门全关位置是按闸板的位置(即行程)来确定的。对于强制密封的闸阀,阀门关闭时一定要使闸板向阀座施加压力。此压力可以保证闸板和阀座之间的密封面严格地密封,是强制密封阀门的密封力。这个密封力由于阀杆螺纹的自锁将会继续作用。显然,为了向闸板提供密封力,阀杆螺母传递的力矩比阀门操作过程中的力矩大。由此可见,对于强制密封的闸阀,阀门的全关位置是按阀杆螺母所受的力矩大小来确定的。

阀门关闭后,由于介质或环境温度的变化,阀门部件的热膨胀会使闸板和阀座之间的压力变大,反映到阀杆螺母上,就为再次开启阀门带来困难。所以,开启阀门所需的力矩比关闭阀门所需的力矩大。此外,对于一对互相接触的密封面来说,它们之间的静摩擦系数也比动摩擦系数大,要使它们从静止状态产生相对运动时,同样需施加较大的力以克服静摩擦力;由于温度变化,使密封面间的压力变大,需要克服的静摩擦力也随之变大,从而使开启阀门时,对阀杆螺母上需施加的力矩有时会增大很多。

截止阀的操作力矩特性

介质由阀门下部进入阀门内腔的关阀操作力矩特性。在阀门由全开位置开始关闭的阶段,随着阀瓣的下降#流体在阀瓣前后造成压差,以阻止阀瓣下降,而且这个阻力随阀瓣下降而迅速增加。当阀门全关时,阀瓣前后压差等于介质工作压力,这时阻力最大。再加以强制的密封力,使阀门关闭瞬间的操作力增加很快。在阀门开启过程中,由于介质压力或阀瓣前后压差造成的推力都是帮助开启阀门的,所以开阀特性曲线的形状与图中曲线相似,但位于图中曲线的下方。应该指出的是,在开阀的瞬间的力矩有可能超过关阀时的力矩,因为此时要克服较大的静摩擦力。

截止阀开启时,阀瓣的开启高度达到阀门公称直径的时候,流量即已达到最大,即表明阀门已达到全开位置,所以截止阀的全开位置应由阀瓣行程来确定。截止阀关闭时的情况和关严后再次开启的情况与强制密封式的闸阀相似,因此,阀门的关闭位置应按操作力矩增加到规定值来确定。

蝶阀的操作力矩特性

蝶阀的操作力矩特性曲线是中间高、两端低。造成这现象的原因是,蝶阀在中间位置时,流体受蝶板的阻碍,绕过蝶板流动,会在蝶板两侧形成旋流,对蝶板形成一水力矩,此力矩是迫使蝶板关闭的。随着蝶板的开启或关闭,流体在蝶板两侧造成的旋流的影响越来越小,直到旋流消失,这时蝶板受到的阻力也越来越小,因此形成中间高、两端低的特性曲线。至于阀门开启过程中的操作力矩比关闭过程中的大,其原因则是由于流体对蝶板造成的动水力矩始终是向着关阀方向的。

非密封型蝶阀的最大操作力矩出现在中间位置,而密封型蝶阀的最大操作力矩出现在阀门关闭时,这是因为要附加上强制密封力矩的缘故。

蝶阀的阀杆只作旋转运动,它的蝶板和阀杆本身是没有自锁能力的。为了使蝶板定位(停止在指定位置上),一种办法是在阀杆上附加一个具有自锁能力的减速器,在附加蜗轮减速器之后,可以使角位移增加到几十圈,而操作力矩却相应降低,这样可以使蝶阀的某些操作性能(如总转圈数和操作力矩)与其他阀门接近,便于配用电动装置。

对于强制性密封的蝶阀,它的关闭位置应该按操作力矩升高到规定值来确定。


各类阀门的操作力矩介绍


球阀的操作力矩特性

球阀的操作力矩特性曲线与蝶阀的很相似,其原因也是由于流体在球体中流向改变时造成旋流的影响。旋流的影响随阀门的开启或关闭逐渐减小。

球阀由全开到全关,阀杆的旋转角度为90%,球阀要设机械限位。球阀的开启位置和关闭位置都应按阀杆旋转角度来确定的,故球阀是按行程定位的。


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