上海滬工閥門(mén)廠(chǎng)（集團）有限公司
摘要：簡(jiǎn)單地介紹了氣動(dòng)球閥管路設計，氣動(dòng)球閥常見(jiàn)需求、解決方案以及氣動(dòng)元件選型計算。
關(guān)鏈詞：氣動(dòng)球閥；管路設計
一、氣動(dòng)球閥管路設計
球閥為單回轉 90° 的開(kāi)關(guān)閥門(mén)，氣動(dòng)執行器（氣動(dòng)頭）在氣源壓力的作用下，推動(dòng)活塞運動(dòng)，帶動(dòng)閥門(mén)實(shí)現開(kāi)關(guān)動(dòng)作。氣動(dòng)閥門(mén)使用的氣源壓力一般為 0.3~0.8MPa，一般配置以下元件，過(guò)濾減壓閥、電磁閥、限位開(kāi)關(guān)、氣動(dòng)頭和其他元件。按照發(fā)生故障時(shí)，閥門(mén)的動(dòng)作形式，將氣動(dòng)閥門(mén)分為兩大類(lèi)，單作用和雙作用球閥。
圖 1 雙作用氣動(dòng)球閥工作原理圖（1.氣動(dòng)頭 2.電磁閥 3.過(guò)濾減壓閥 4.氣源）
圖 1 為一套雙作用氣動(dòng)球閥的工作原理圖，壓縮空氣（氣源）首先經(jīng)過(guò)過(guò)濾減壓閥，清除其中含有的水分、油分以及固體粉塵顆粒，并調節系統壓力至設定值，以提供穩定的氣源壓力。然后，氣體流入電磁閥進(jìn)氣口 a，從氣口 b 流入到氣動(dòng)頭，推動(dòng)活塞動(dòng)作，排氣通道為 d~E，線(xiàn)圈得電以后，電磁閥換向，氣體從氣口 d 流入到氣動(dòng)頭，推動(dòng)活塞向相反方向動(dòng)作，排氣通道為 b~c。
圖 2 單作用氣動(dòng)球閥工作原理圖（1.氣動(dòng)頭 2.電磁閥 3.過(guò)濾減壓閥 4.氣源）
圖 2 為一套單作用氣動(dòng)球閥的工作原理圖，同前，壓縮空氣首先通過(guò)過(guò)濾減壓閥，電磁閥線(xiàn)圈得電時(shí)，氣體流入電磁閥進(jìn)氣口 a 口，從氣口 b 流入到氣動(dòng)頭，推動(dòng)活塞動(dòng)作，同時(shí)氣動(dòng)頭內彈簧被壓縮，當發(fā)生故障時(shí)（失氣或者失電），電磁閥恢復彈簧位，氣源被阻斷，氣動(dòng)頭彈簧釋放壓縮力，推動(dòng)活塞向相反方向運動(dòng)，排氣通道為 b~c，可將閥門(mén)停留在設定的開(kāi)啟或者關(guān)閉位置，防止發(fā)生事故。
二、氣動(dòng)球閥常見(jiàn)需求以及解決方案
為滿(mǎn)足不同類(lèi)型的管道系統，需選擇對應的管路系統，《表 1》為常見(jiàn)氣動(dòng)元件的選型原則。
| 序號 | 要求 | 解決方案 |
|---|---|---|
| 1 | 普通型，發(fā)生故障時(shí)，閥門(mén)保位 | 雙作用氣動(dòng)頭、過(guò)濾減壓閥、電磁閥、限位開(kāi)關(guān)（通過(guò)電磁閥與氣動(dòng)頭的不同連接，可實(shí)現斷電狀態(tài)下，閥門(mén)的開(kāi)啟/關(guān)閉要求） |
| 2 | 普通型，故障位置開(kāi)/故障位置關(guān) | 單作用氣動(dòng)頭、過(guò)濾減壓閥、電磁閥、限位開(kāi)關(guān) |
| 3 | 符合 NAMUR 結構標準 | 選用符合 NAMUR 接口的氣動(dòng)頭、電磁閥、限位開(kāi)關(guān) |
| 4 | 手動(dòng)操作功能 | 配氣動(dòng)手輪或者液壓手動(dòng)泵等 |
| 5 | 電磁閥帶手動(dòng)操作 | 選用帶手動(dòng)功能的電磁閥 |
| 6 | 閥門(mén)快速開(kāi)啟/關(guān)閉 | 選用大流量的過(guò)濾減壓閥、電磁閥，加大鋼管直徑，在氣動(dòng)頭出氣口增加快排閥1以及電磁閥控制大口徑氣控閥等 |
| 7 | 閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)可調 | 增加調節閥（針閥）或者阻尼器 |
| 8 | 現場(chǎng)無(wú)電源或禁電 | 將電磁閥換成氣控閥 |
| 9 | 現場(chǎng)防爆、防水、防腐蝕等 | 選用相應等級的氣動(dòng)頭、電磁閥、限位開(kāi)關(guān)、連接件等 |
| 10 | 閥門(mén)/關(guān)度可調 | 選用定位器代替電磁閥、限位開(kāi)關(guān) |
| 11 | 雙作用氣缸實(shí)現單作用功能 | 增加氣罐、氣控閥等元件 |
| 12 | 現場(chǎng)禁銅 | 不選用含銅的氣動(dòng)元件，如銅管、銅管接頭、銅電磁閥 |
| 13 | 增加電磁閥可靠性 | 選用兩個(gè)或者更多電磁閥控制 |
三、氣動(dòng)元件選型
1. 氣動(dòng)頭選型
選擇氣動(dòng)頭時(shí)，首先確定是單作用氣動(dòng)頭還是雙作用氣動(dòng)頭，然后，根據閥門(mén)工況、氣源壓力等參數，選用符合輸出扭矩要求的氣動(dòng)頭。
舉例說(shuō)明氣動(dòng)頭的選型過(guò)程：選擇球閥 16×14BS15J，實(shí)際壓力 19.5MPa；氣動(dòng)頭選型為：愛(ài)默生（EMERSON），單作用，故障位置關(guān)，氣源壓力 0.55MPa。
查《球閥扭矩表》，可得數據，見(jiàn)《表 2》。
取安全系數為 1.4，則閥門(mén)各位置的扭矩值見(jiàn)《表 3》。
根據 EMERSON 產(chǎn)品樣本，選擇氣動(dòng)頭型號為 G7028-SR4-CW，由《表 3》可見(jiàn)，各扭矩值均大于閥門(mén)相應位置的扭矩值，符合要求。
| 智能扭矩計算 | 全壓下的計算扭矩 / N·m | 實(shí)際壓力 / MPa | 實(shí)際壓力下的計算扭矩 / N·m | |
|---|---|---|---|---|
| 口徑 / in | 磅級 / Lb | |||
| 14 | 1500 | 21000 | 19.5 | 16058.82 |
| 閥門(mén)位置 | VBTO | VRTO | VETO | VBTC | VRTC | VETC |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 執行器位置 | ABTO | ARTO | AETO | ABTC | ARTC | AETC |
| 16×14BS15J | 22484 | 13490 | 16863 | 20236 | 13490 | 20236 |
| G7028-SR4-CW | 42955 | 18558 | 28223 | 34732 | 14578 | 21404 |
2. 電磁閥選型
電磁閥選型的時(shí)候，要注意電磁閥的特征參數是否滿(mǎn)足需要，如壓力范圍、流通介質(zhì)、工作溫度、流通系數、電壓、防爆要求以及其他功能等。
3. 過(guò)濾減壓閥選型
過(guò)濾減壓閥選型的時(shí)候，要注意過(guò)濾減壓閥的壓力范圍、流通介質(zhì)、工作溫度、排水裝置（自排、手排）及濾芯精度等。
4. 限位開(kāi)關(guān)選型
限位開(kāi)關(guān)選型的時(shí)候，要注意反饋方式（機械式、感應式）、位置指示的顏色是否符合要求，以及是否符合相應的防爆等級等。