1．前言
用于火电厂高加疏水、再热器疏水、过热器疏水等系统疏放水的关闭与排放阀门具有以下使用特点：
(1)密封要求高
由于这类系统压力高，压差大，起初轻微的渗漏，很快会被高速气流快速冲刷出大的缺口，小漏变成大漏，因而即使轻微的泄漏也会导致机组出力不足，煤耗上升，成本增加。
(2)须快开快闭，具备故障保护功能
一旦机组出现故障，要求阀门能即时迅速打开或关闭，以最大限度保证设备的安全，同时故障状态也许会失电或失气，这时要求阀门能按工况设计要求自动打开或自动关闭。
(3)具备自动控制功能
这主要是电厂自动控制的要求。
(4)较高的可靠性
要求阀门在温度变化状态、高压差状态、不常动作状态，压力波动状态均能具有较高的密封性能、可靠的动作性能。
针对上述要求，气动控制的疏水阀成为这类系统的首选产品，它比较圆满地适应上述要求。这主要体现在以下几方面：
(1)持久稳定的密封比压
弹簧力或气缸推力能始终保证活塞推杆一步到位地作用于阀芯，并作用到阀座关闭阀门。弹簧力或气缸推力比较稳定，较之于电动装置能始终维持设计所要求的密封比压，不会因温度变化或调试问题产生泄漏。
(2)调试简单，维护要求低，故障低，可靠性高
电动装置调试繁琐，很多用户不会调试，常出现故障，要么调不到位，要么调过头，常出现不应有的用户投诉。气动装置则结构简单，维护要求低，调试方便，故障率低。
(3)失气失电自动保护
单作用气缸靠复位弹簧，可方便地回复到故障所要求的阀门控制状态。
(4)快速启闭
与电动装置相比，气缸执行速度更快，对要求故障快速反应复位的工况更适应。
除上述特点外，还具有价格相对低廉，节能环保等特点，因而在电厂这类工况用气动疏水阀替代原电动、手动阀门正成为一种趋势。
2．阀门及气动执行机构的选型
这类阀门一般设计为全开全闭，而从流量特性考虑截止阀、球阀具有启闭行程短，速度快，密封可靠，启闭静态力矩小等特点，因而两类产品都得到应用，随着硬密封球阀制造技术的日趋成熟，气动球阀也获得了一席之地，但从可靠性考虑主流产品仍然是气动截止阀。
选型的另一个问题是控制方式的选择。气缸为定型产品，依作用方式可分单作用和双作用。单作用产品带复位圆柱弹簧，具有失气自动复位功能，即失气时气缸活塞(或膜片)在弹簧作用下，驱动气缸推杆回复到气缸初始位置(行程的原始位置)；双作用气缸无复位弹簧，推杆进退须依靠变换气缸气源的进出口位置。气源从活塞上腔进时，推杆向下运动；反之气源从活塞下腔进时，推杆向上运动。由于不带复位弹簧，双作用气缸对比同径单作用气缸具有更大的推力，但不具备自动复位功能。显然不同的进气位置使推杆有不同的方向运动，当进气位置在推杆的背腔时，进气使推杆前进，这种方式又称为正作用气缸，反之进气位置在推杆同侧时，进气使推杆后退，这种方式又称反作用气缸。对气动疏水阀因为一般需要失气保护功能，通常选用单作用气缸，图1为以上两类气缸结构简图。
从以上分析可知，当阀门保护方式为失气打开时，我们必须选择单作用的正作用气缸；当阀门的保护方式为失气关闭时，我们必须选择单作用的反作用气缸。前者阀门关闭时必须维持持久的稳定气源压力，对气源的稳定性持久性要求较高，常闭阀尽可能地避免选择这种设计，一般用于常开阀；后者则相反，适用于常闭阀，但对于弹簧的要求较高，应具有稳定持久的弹力。
3．气缸推力计算
除了作用方式的选择，计算所选气缸推力是设计的重要工作，这里以常见的常闭式气动疏水阀说明如下：
图2为产品结构设计简图
因压力较高，为尽可能选择较小的气缸，采用了上进流(倒流)的阀门设计方式，为提高密封比压，采用了锥面密封的密封面设计形式。
3.1 气缸关闭力的计算
关闭状态受力分析如图3(a)
图中：
Qt为填料摩擦力
Qj为介质静压力
Qf为阀杆截面的介质推力
Qm为阀门达到必须密封比压时的密封面作用力
Qg为气缸关闭时输出力
Qk为气缸打开时输出力
各受力计算公式如下：
f为填料摩擦系数，bt为填料宽度，P为阀门设计压力。
qMF为密封面必须比压。
要实现阀门的有效密封，必须Qg-Qf-Qt+Qj≥Qm即Qg≥Qf+Qt+Qm-Qj
当然关闭力也不是越大越好，还须校核密封面实际比压q，并使其小于许用比压[q]
式中：Q1m为作用于密封面的实际密封力，由气缸实际推力减去相关阻力得出。
通过以上计算可确定关闭状态的弹簧预紧力，为弹簧选型确定依据。
3．2 开启状态气缸力的计算
开启时瞬间阀门受力分析如图3(b)。
当阀门被打开后Qj，会消失为零，但Qg会逐渐增加，两者部分抵消，到开启行程末端(最高位)，气缸推力Q1k应使
式中：Q1s为此位置弹簧的压缩力。
比较以上两式确定其中较大者为气缸推力，再根据实际输入气源额定压力可大致推算出所选择气缸的直径，考虑一定的安全系数，最终确定气缸大小。
4．出厂试验
工厂型式试验是确认产品性能的重要依据，通过试验可确认阀门的设计加工质量，承压新能，启动装置的动作性能，一般应进行以下试验。
(1)密封试验
撤除气源，让弹簧复位至阀门关闭后，从设计流向向阀芯密封面逐步加压，进行承压密封试验，全程分3—4个压力阶段，分别观察阀门各阶段保压性能，到最高设计压力的1.1倍压力为止均应无泄漏。以此验证阀门在压力波动时也能稳定密封。
(2)壳体试验
依公称压力的1.5倍进行水压壳体试验，观察填料部位、中法兰垫片各处以及壳体全表面应无渗漏。
(3)动作试验
阀门关闭后，将阀门打压到设计压力，给气缸通气(压力控制O.4-O.45MPa)确认能否开启阀门，能否达到设计行程，到达设计行程后撤除气源，阀门应能自行复位。此试验至少反复3次以上。
5．附件的选择
除阀门和气缸外，气动疏水阀应配备以下附件：电磁阀、行程开关、调压阀(含过滤器、油雾器，即三联件)、手动装置。对电磁阀一般单作用气缸选择二位三通即可，并按安装位置确定电磁阀的结构形式；行程开关可选择摇臂式，调整方便，三联件用于气源处理及压力调节，如气源统一处理，可不必单配。手动装置用于辅助强制密封，分为上装式和侧装式，配置应考虑安装空间及合同规定。
连接管及管件应选择金属材料的，因介质温度比较高。支架尽可能高一些，使气缸内部橡胶件远离热源，延长内部橡胶密封件的适用寿命。
最后需要说明的是，气动阀门虽然有很多优点，但其缺点也是明显的：气动装置不可能做得很大，因而对高压大口径阀门的应用受到限制，安装空间有限时也无法安装。
止回阀厂家-天沃，与您资料共享！
