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柔性軸在閥門遠程控制中的應用

2018-07-16 來源:本站原創

 上海凱研機械設備有限公司 桂雙艷
摘 要: 本文著重介紹了閥門柔性軸遠傳機構(以下簡稱VTF)的應用、優點、選型參數。該產品已在中核秦山核電三期主泵冷凝劑閥、中國原子能院CSNS工程靶站水冷卻系統、中石油云南煉油加氫裝置、海軍ⅹⅹ5型艦艇蒸汽閥上應用,從開始投入使用至今獲得用戶一致好評,表明該產品能夠充分滿足現場手動閥門的遠距離操縱要求,是解決現場復雜及危險工況下遠距離操縱手動閥門有效而可行的手段。
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.
關鍵詞: 閥門;柔性軸;遠傳機構;機械傳動;遠程控制系統。
Key words:Valve; flexible shaft; remote transmission mechanism; mechanical transmission; remote control system.
一、 引言
隨著國民經濟發展,在核工業,海洋石油,化工機械中,因受環境和空間限制,人不能接近閥門。核輻射、化工污染使得電控不能正常操作,而液壓控制有液體泄露風險。氣動控制控制不夠靈敏等。使用可靠的機械遠程控制閥門的越來越多。

二、 VTF柔性軸應用
VTF柔性軸遠程控制系統屬于機械傳動,具有主要解決手動閥門遠程操作的問題,如處于危險或難以接近的閥門,空間狹窄受限的閥門,有毒有害、高溫低氧、輻射區等。下列幾個已經在實際應用:
2.1核工業中由于輻射、空間限制等原因,需將部分手動閥門牽引至安全位置操作。傳統的剛性軸遠傳因安裝要求高、維護困難等,不能完全滿足現場的實際需求。柔性軸遠傳可任意彎曲轉角、操作靈活,能完美的解決現場手動閥門遠程操作的難題。閥門遠程傳動裝置是不可或缺的重要輔助設備,廣泛應用于安全殼噴灑系統、安全注射系統、化容控制系統、堆和廢燃料池水冷卻和處理系統、蒸發器排污系統、硼再循環系統、固體廢物處理系統、廢液處理系統等。


2.2海工船舶行業中通常遇到一些閥門處于空間狹小、密閉的空間、浸沒水中或操作人員無法觸及的地方,例如:艙底閥、海水排放閥、壓載艙通海閥、燃油傳送閥、消防總管閥、通風閥、海水供應閥等。


2.3石油化工行業中閥門通常處于有毒、有害、易燃易爆區域,在操作這些區域的閥門時,不可避免要身處危險。閥門遠程傳動裝置可以將需要操作的閥門牽引至安全的位置操作,可以穿過屏蔽墻、繞過防爆墻、繞過障礙物、懸空大跨度延伸操作。


三、 VTF柔性軸閥門遠程控制的優點
 相對使用“剛性軸+齒輪+萬向節”傳動遠程控制結構,柔性軸傳動結構簡單,部件少。
 柔性軸在彎曲半徑內能任意轉角彎曲,更好地適應現場復雜布置要求,減小土建和安裝誤差的影響
 使用全不銹鋼材料永久防腐蝕保護,加上合理設計,完全免維護。
 巧妙設計密封結構,具有浸沒式密封防護等級。
 根據閥門開關扭矩,使用直連或加裝扭矩變換裝置,使得操作簡易、安全、高效
 可吸收一定的外部沖擊(如地震),保證閥門遠傳機構在嚴重事故情況下仍可正常工作
 安裝簡單方便

四、 VTF柔性軸閥門遠程控制示意圖



五、 VTF柔性軸結構
VTF柔性軸通常由一根芯軸上正反交替地纏繞若干層鋼絲而制成,每層有4~12根鋼絲,相鄰2層鋼絲繞制方向相反。柔性軸,最基本的結構就是鋼絲,柔性軸的大多數參數都取決于鋼絲;鋼絲的材質、纏繞鋼絲直徑大小、纏繞的角度、纏繞的股數、纏繞的層數、熱處理工藝等參數共同決定柔性軸各項性能,



六、 VTF柔性軸參數
1.破斷扭矩:把柔性軸扭斷時的扭矩。注意將柔性軸最外層的鋼絲擰緊時的扭矩最大,反之小。這個參數能測量,但是破壞性。一般使用扭矩應在同旋向破斷扭矩25%以下
2.旋向:最外層鋼絲旋向與普通見到的螺絲相同時為右旋
3.最小彎曲半徑:同直徑的柔性軸扭矩越大,則彎曲半徑越大。
4.轉速:直徑越小,轉速越高
5、VTF型柔性軸性能選型理論依據選型表
我們通過曲線數據分析、總結和推理,整理出柔性軸的選型公式:

 

η—傳動效率 αx—扭轉角度 L—柔性軸工作長度
M—閥門啟閉扭矩
D—單線型柔性軸直徑


柔性軸直接D值取接近選型表值。
七、 選用原則
1.根據扭矩確定直徑。同等傳遞功率情況下,推薦用高轉速,小扭矩。柔性軸用小直徑。
2.根據使用旋轉方向確定柔性軸旋向,如果雙向受力,則按最小的扭矩確定直徑。改變柔性軸結構,鋼絲直徑,使柔性軸雙向扭矩相差不大。
3.市場上的柔性軸質量差異很大,破斷扭矩很容易測量,用扭矩扳手就可以測,測出是靜態參數。材料,加工過程,熱處理的不同,都會影響到柔性軸壽命。
4.測算柔性軸工作時的彎曲半徑,不要小于最小彎曲半徑,設計時盡可能避免彎曲過多。彎曲越多,功率損耗越大,柔性軸壽命越短。

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作者簡介:桂雙艷 1982- 大學本科 電氣工程及其自動化 從事工業安全設計及技術管理工作

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