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气动薄膜式调节阀在火灾场所的应用

气动薄膜式调节阀在火灾场所的应用

 随着自动化应用水平的提高,人们除了对气动调节阀本身动作迅速、控制灵敏、耗气量低、定位器智能化等性能特点要求之外,对调节阀在特殊情况下应满足安全开、关的性能也提出了更高的要求。下面介绍一种特殊结构的调节阀,它在周围环境发生火灾,调节阀执行器膜头内的膜片、弹簧无法正常工作情况下,仍能起到正常的控制目的。

     气动薄膜式调节阀执行器的膜头主要由弹簧和膜片组成。通常这种结构的阀门,在失去气源时阀门的关闭、打开均是靠弹簧弹力来实现的。如果环境现场发生火灾,膜头内膜片在很短时间内将被烧毁,也就是说气源推动膜片来驱动阀门的作用立刻消失,阀门将根据弹簧复位的弹力来实现阀门打开或关闭。但是随着周围环境温度的急剧升高,弹簧弹力会逐渐降低,如图1所示,利用弹簧最终将难以达到控制目的。

   气动薄膜式调节阀执行器.弹簧弹力

     从上图不难看出:开始发生火灾的短时间内,弹力近似维持不变,但随着周围环境温度的急剧上升,由于弹簧金属结构本身发生的再结晶现象,弹簧将慢慢失去弹性。传统的保护措施是对弹簧表面进行喷涂处理,但由于弹簧是弹性元件,并且是根据动态应力式原理进行工作,所以这种喷涂并不能延缓上述情况造成的弹力损失。

     不过,目前己经找到了一种办法,利用它能较好地处理并保证在上述火灾发生的情况下,气动薄膜调节阀可以安全关闭或打开,这是根据热效应原理设计开发的一个“黑盒子”,把它装在膜头内,就可以解决上述问题。这个”黑盒子”由两个可互相滑动伸张的安全气缸组成,安全气缸内充满了热膨胀材料,膨胀材料根据预定释放温度设计而成。也就是说,当气缸周围温度升高到这个预定值时,热膨胀材料在气缸内发生膨胀,气缸滑动伸张,产生足够大不可逆转的推力,原理如图2所示。

 安全气缸工作原理示意图

     这个推力将用来弥补弹簧因受热而失去的弹力。利用热膨胀物质设计而成的安全气缸在不同周围环境温度下会产生不同大小的推力,如图3、图4所示。我们把它放在膜头的弹簧内,同时应保证弹簧在被全程压缩时,不受安全气缸的影响。在正常情况下,调节阀执行普通阀门的性能,只是在发生火灾特殊情况下,由于周围环境温度升高,气缸才不可逆转地伸张,提供给阀门阀杆最终推力,从而达到控制的目的。安全气缸被安装在气动薄膜调节阀膜头内的示意图见图5-8。

温度曲线安全,气缸伸张产生推理曲线

 时间温度曲线

气开阀安全气缸未工作

气开阀安全气缸伸张,阀门关闭

气关阀安全气缸未工作

气关阀安全气缸伸张,阀门打开

     上述的这种带安全气缸式气动薄膜调节阀在物理结构方面大大增强了在发生火灾情况下阀门使用的可靠性,同时这个安全气缸结构紧凑、操作简单、成本低廉,我们相信这种结构的调节阀能更好地应用于过程自动化领域。作者:石磊   来源:互联网

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