O 型氣動球閥以壓縮空氣為動力,由氣動執行器與 O 型球閥組成。其球體呈 O 形通孔,在氣動執行器推動下,球體可快速旋轉 90° 實現開啟與關閉。該球閥結構緊湊,密封性好,能有效截斷流體。具有響應速度快、動作精準、防爆性能佳的優勢,適用于自動化程度高、需快速切斷或調節流體的場合。在石油化工、天然氣輸送、食品飲料等行業的管道系統中,常借助它來實現高效、安全的流體控制。
O 型氣動球閥主要由氣動執行器和 O 型球閥兩大部分組成。氣動執行器作為動力輸出部件,將壓縮空氣的能量轉化為機械運動,為球閥的開啟和關閉提供動力。O 型球閥則是實現流體控制的核心部件,其球體上帶有 O 形通孔,通過球體的旋轉來控制流體的通斷和流量。
(二)氣動執行器工作原理
雙作用氣動執行器
雙作用氣動執行器是 O 型氣動球閥中常見的一種執行器類型。它內部設有兩個氣腔,分別為進氣腔和排氣腔。當壓縮空氣進入進氣腔時,推動活塞向一側運動,通過活塞桿將力傳遞給球閥的閥桿,從而帶動球體旋轉。此時,排氣腔則處于排氣狀態。當需要改變球體的旋轉方向時,壓縮空氣的進氣方向改變,進入另一側的氣腔,推動活塞反向運動,實現球體的反向旋轉。這種雙作用的工作方式使得 O 型氣動球閥能夠在正反向兩個方向上實現快速、準確的控制,適用于需要頻繁開啟和關閉的場合。
O 型球閥的球體是實現流體控制的關鍵部件。球體上的 O 形通孔在初始狀態下,與管道軸線的相對位置決定了閥門的開啟或關閉狀態。當氣動執行器帶動閥桿旋轉時,閥桿與球體通過鍵或其他連接方式緊密相連,從而帶動球體同步旋轉。當球體旋轉 90° 時,O 形通孔與管道軸線從重合變為垂直,或者從垂直變為重合,實現了流體的截斷或導通。在閥門開啟過程中,隨著球體的旋轉,O 形通孔逐漸與管道連通,流體開始通過閥門;在關閉過程中,球體旋轉使 O 形通孔逐漸與管道軸線垂直,流體通道逐漸縮小直至阻斷。
密封原理
O 型球閥的密封性能至關重要。其密封結構主要由球體和閥座組成。閥座通常采用具有良好彈性和耐磨性的材料,如聚四氟乙烯(PTFE)、增強聚四氟乙烯(RPTFE)等。在閥門關閉狀態下,球體的 O 形表面與閥座緊密貼合,形成密封線,阻止流體泄漏。由于球體在旋轉過程中與閥座之間的摩擦力較小,且密封材料具有自潤滑性能,能夠有效減少磨損,保證長期穩定的密封性能。在一些高壓、高溫或對密封要求場合,還會采用金屬密封結構,通過特殊的金屬密封環和密封面處理工藝,進一步提高密封可靠性,確保在工況下閥門也能實現零泄漏。
(四)控制信號與反饋機制
控制信號輸入
O 型氣動球閥通常接受來自自動化控制系統的控制信號,如工業自動化中常用的 4 - 20mA 電流信號或 0 - 10V 電壓信號。這些控制信號由控制系統根據工藝要求和現場傳感器反饋的數據生成,用于精確控制氣動執行器的動作。例如,在一個化工生產過程中,控制系統根據管道內流體的壓力、流量等參數,通過調節輸入到氣動執行器的控制信號,來調整 O 型氣動球閥的開度,從而實現對流體流量和壓力的精確控制。
在硫酸、鹽酸、硝酸等強酸以及氫氧化鈉、氫氧化鉀等強堿的生產過程中,介質具有腐蝕性。O 型氣動球閥采用耐腐蝕的材料制造,如不銹鋼閥體、耐腐蝕的密封材料等,能夠在強腐蝕環境下穩定運行。在生產流程中,用于控制原料的輸送、反應過程的物料添加以及產品的出料等環節。例如,在硫酸生產中,從硫鐵礦焙燒到二氧化硫轉化為三氧化硫,再到濃硫酸的吸收和儲存,每個環節都需要 O 型氣動球閥來精確控制物料的流動,確保生產過程的順利進行。其快速響應和精確控制特性能夠根據生產工藝的變化及時調整閥門開度,保證反應條件的穩定,提高產品質量和生產效率。
在火力發電廠中,O 型氣動球閥應用于蒸汽系統、冷卻水系統和燃油系統等多個關鍵系統。在蒸汽系統中,用于控制蒸汽的流量和壓力,確保汽輪機在不同負荷下都能穩定運行,從而保證發電效率和電能質量。例如,在機組啟動和停機過程中,通過精確調節 O 型氣動球閥的開度,能夠平穩控制蒸汽的流量和壓力變化,避免對汽輪機造成沖擊,保護設備安全。在冷卻水系統中,用于控制冷卻水的循環,確保發電機、汽輪機等設備的正常冷卻。冷卻水中可能含有雜質、微生物以及腐蝕性物質,O 型氣動球閥的耐腐蝕性能可防止閥門在長期接觸冷卻水的情況下被腐蝕損壞,確保冷卻水系統的正常運行。在燃油系統中,用于控制燃油的輸送,保證燃油能夠準確、穩定地供應到鍋爐中,為燃燒提供充足的燃料,確保發電過程的連續性。
水電領域
在水電站中,O 型氣動球閥在引水系統和排水系統中發揮著重要作用。在引水系統中,安裝在引水管道的關鍵部位,如進水口、岔管等。水電站運行時,水流具有較大的壓力和沖擊力,O 型氣動球閥需要具備足夠的強度和密封性能,以承受水流的壓力和沖擊,確保引水系統的安全穩定運行。在水輪機檢修或事故情況下,能夠迅速關閉閥門,截斷水流,保障檢修人員安全和設備不受損壞。例如,當水輪機需要進行定期維護時,通過關閉進水口處的 O 型氣動球閥,可將水輪機與水流隔離,方便檢修人員進行安全作業。在排水系統中,用于控制尾水排水、檢修排水等。排水系統中的水質可能較為復雜,含有泥沙、雜物等,O 型氣動球閥的抗沖刷和耐腐蝕性能使其能夠適應這種工況,保證排水管道的暢通,避免積水對水電站設備和建筑物造成損害,確保水電站的正常運行。
在建筑物的給排水系統中,O 型氣動球閥用于控制自來水的輸送和污水的排放。在生活給水系統中,從市政供水管道接入建筑物的總進水口,到各個樓層和房間的分支管道,都可能安裝有 O 型氣動球閥。通過自動化控制系統,可根據用水量的變化實時調節閥門開度,實現對水流的精確控制,避免水資源的浪費。在排水系統中,用于控制污水的排放,防止污水倒流。其快速響應特性能夠在管道堵塞或其他異常情況下迅速關閉閥門,保護建筑物內的設施不受污水浸泡。例如,在高層建筑的給排水系統中,O 型氣動球閥通過與樓宇自動化系統連接,實現對整個給排水系統的智能化控制,提高了建筑物的管理效率和居住舒適度。
在船舶行業,O 型氣動球閥在船舶動力系統和船舶給排水系統中發揮著重要作用。在船舶動力系統中,如柴油機的燃油供給系統、潤滑油系統以及冷卻系統等,都需要 O 型氣動球閥來控制流體的流動。船舶在海上航行,環境惡劣,海水具有強腐蝕性。O 型氣動球閥的耐腐蝕性能使其能夠在船舶動力系統中長期穩定運行,確保發動機的正常工作,為船舶提供可靠的動力支持。例如,在燃油供給系統中,用于控制燃油的輸送和截斷,保證發動機在不同工況下都能獲得穩定的燃油供應。在船舶給排水系統中,用于控制生活用水供應、污水排放以及壓載水系統等。