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柔性轴在阀门远程控制中的应用

2018-07-16 来源:本站原创

 上海凯研机械设备有限公司 桂双艳
摘 要: 本文着重介绍了阀门柔性轴远传机构(以下简称VTF)的应用、优点、选型参数。该产品已在中核秦山核电三期主泵冷凝剂阀、中国原子能院CSNS工程靶站水冷却系统、中石油云南炼油加氢装置、海军ⅹⅹ5型舰艇蒸汽阀上应用,从开始投入使用至今获得用户一致好评,表明该产品能够充分满足现场手动阀门的远距离操纵要求,是解决现场复杂及危险工况下远距离操纵手动阀门有效而可行的手段。
Abstract:This paper introduces the application, advantages and selection parameters of valve flexible shaft remote transmitting mechanism (hereinafter referred to as VTF). The product has been applied on the three phase of the central Qinshan nuclear power pump condensant valve, the water cooling system of the CSNS project target station of the China Atomic Energy Institute, the oil refining and hydrogenation unit of the Yunnan oil refinery, and the naval steam valve 5 ship steam valve. The product has been well received from the user since the start of the operation, indicating that the product can fully satisfy the manual valve in the field. Remote control requirements are effective and feasible ways to solve remote control manual valves under complex and dangerous conditions.
关键词: 阀门;柔性轴;远传机构;机械传动;远程控制系统。
Key words:Valve; flexible shaft; remote transmission mechanism; mechanical transmission; remote control system.
一、 引言
随着国民经济发展,在核工业,海洋石油,化工机械中,因受环境和空间限制,人不能接近阀门。核辐射、化工污染使得电控不能正常操作,而液压控制有液体泄露风险。气动控制控制不够灵敏等。使用可靠的机械远程控制阀门的越来越多。

二、 VTF柔性轴应用
VTF柔性轴远程控制系统属于机械传动,具有主要解决手动阀门远程操作的问题,如处于危险或难以接近的阀门,空间狭窄受限的阀门,有毒有害、高温低氧、辐射区等。下列几个已经在实际应用:
2.1核工业中由于辐射、空间限制等原因,需将部分手动阀门牵引至安全位置操作。传统的刚性轴远传因安装要求高、维护困难等,不能完全满足现场的实际需求。柔性轴远传可任意弯曲转角、操作灵活,能完美的解决现场手动阀门远程操作的难题。阀门远程传动装置是不可或缺的重要辅助设备,广泛应用于安全壳喷洒系统、安全注射系统、化容控制系统、堆和废燃料池水冷却和处理系统、蒸发器排污系统、硼再循环系统、固体废物处理系统、废液处理系统等。


2.2海工船舶行业中通常遇到一些阀门处于空间狭小、密闭的空间、浸没水中或操作人员无法触及的地方,例如:舱底阀、海水排放阀、压载舱通海阀、燃油传送阀、消防总管阀、通风阀、海水供应阀等。


2.3石油化工行业中阀门通常处于有毒、有害、易燃易爆区域,在操作这些区域的阀门时,不可避免要身处危险。阀门远程传动装置可以将需要操作的阀门牵引至安全的位置操作,可以穿过屏蔽墙、绕过防爆墙、绕过障碍物、悬空大跨度延伸操作。


三、 VTF柔性轴阀门远程控制的优点
 相对使用“刚性轴+齿轮+万向节”传动远程控制结构,柔性轴传动结构简单,部件少。
 柔性轴在弯曲半径内能任意转角弯曲,更好地适应现场复杂布置要求,减小土建和安装误差的影响
 使用全不锈钢材料永久防腐蚀保护,加上合理设计,完全免维护。
 巧妙设计密封结构,具有浸没式密封防护等级。
 根据阀门开关扭矩,使用直连或加装扭矩变换装置,使得操作简易、安全、高效
 可吸收一定的外部冲击(如地震),保证阀门远传机构在严重事故情况下仍可正常工作
 安装简单方便

四、 VTF柔性轴阀门远程控制示意图



五、 VTF柔性轴结构
VTF柔性轴通常由一根芯轴上正反交替地缠绕若干层钢丝而制成,每层有4~12根钢丝,相邻2层钢丝绕制方向相反。柔性轴,最基本的结构就是钢丝,柔性轴的大多数参数都取决于钢丝;钢丝的材质、缠绕钢丝直径大小、缠绕的角度、缠绕的股数、缠绕的层数、热处理工艺等参数共同决定柔性轴各项性能,



六、 VTF柔性轴参数
1.破断扭矩:把柔性轴扭断时的扭矩。注意将柔性轴最外层的钢丝拧紧时的扭矩最大,反之小。这个参数能测量,但是破坏性。一般使用扭矩应在同旋向破断扭矩25%以下
2.旋向:最外层钢丝旋向与普通见到的螺丝相同时为右旋
3.最小弯曲半径:同直径的柔性轴扭矩越大,则弯曲半径越大。
4.转速:直径越小,转速越高
5、VTF型柔性轴性能选型理论依据选型表
我们通过曲线数据分析、总结和推理,整理出柔性轴的选型公式:

 

η—传动效率 αx—扭转角度 L—柔性轴工作长度
M—阀门启闭扭矩
D—单线型柔性轴直径


柔性轴直接D值取接近选型表值。
七、 选用原则
1.根据扭矩确定直径。同等传递功率情况下,推荐用高转速,小扭矩。柔性轴用小直径。
2.根据使用旋转方向确定柔性轴旋向,如果双向受力,则按最小的扭矩确定直径。改变柔性轴结构,钢丝直径,使柔性轴双向扭矩相差不大。
3.市场上的柔性轴质量差异很大,破断扭矩很容易测量,用扭矩扳手就可以测,测出是静态参数。材料,加工过程,热处理的不同,都会影响到柔性轴寿命。
4.测算柔性轴工作时的弯曲半径,不要小于最小弯曲半径,设计时尽可能避免弯曲过多。弯曲越多,功率损耗越大,柔性轴寿命越短。

参考文献:
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作者简介:桂双艳 1982- 大学本科 电气工程及其自动化 从事工业安全设计及技术管理工作

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