双作用气动法兰球阀的应用

概述

双作用气动法兰球阀由以下部分组成：

法兰球阀：提供阀体强度和管道连接方式。法兰连接适用于中高压、大口径管道，密封可靠，能承受管道应力。

硬密封/软密封球芯：提供流路控制和密封性能。硬密封耐高温耐磨，软密封零泄漏。

双作用气动执行器：提供驱动动力和控制方式。“双作用"意味着需要压缩空气来执行 both 开和关 两个动作。

其核心特点是：需要两侧同时给气才能动作，失气时阀门保持原位（Fail-Last / Fail-in-Place）。

核心特点：双作用执行器

理解“双作用"是理解其应用的关键：

工作原理：执行器有两个气室。打开阀门时，压缩空气进入一个气室推动活塞运动，同时另一气室的空气被排出；关闭阀门时，气流方向相反，压缩空气进入另一个气室。

故障模式 (Fail Mode)：当控制信号或气源故障（失气）时，阀门将保持在其故障发生时的最后一个位置。这是它与“单作用弹簧复位"执行器的根本区别。

优势：输出扭矩更大（无需克服弹簧力）、结构相对简单、成本通常低于同规格的单作用执行器。

劣势：本身不具备故障安全（Fail-Safe）功能。如果需要故障开（FO）或故障关（FC），必须额外配置气路保位阀（Lock-up Valve） 或储能罐（Air Reservoir） 等附件。

主要应用领域

双作用气动法兰球阀因其坚固、可靠、扭矩大、易于自动化控制的特点，被广泛应用于以下行业：

1. 石油化工与天然气

应用描述：这是其最大的应用领域。用于各种油品、天然气、化工原料和产品的输送、切断和分配。

典型工况：高压、大口径、易燃易爆。

为何适用：

法兰连接能承受高压和高温。

双作用执行器能提供巨大的扭矩，轻松驱动大口径高压球阀。

全通径设计（Full Port）可减少压力损失，方便管道清扫（Pigging）。

可配备防火防静电结构，满足安全规范。

通常与防爆电磁阀和定位器配套使用。

2. 化工流程工业

应用描述：在反应釜、精馏塔、换热器等设备的进出口管路中，用于物料的开关和调节。

典型工况：腐蚀性介质、需要调节、有时需要频繁开关。

为何适用：

阀体可采用不锈钢、合金钢等耐腐蚀材料。

密封面可根据介质特性选择硬质合金（耐冲刷磨损）或PTFE（零泄漏）。

配阀门定位器后，双作用执行器可以很好地实现精确比例调节。

3. 电力行业

应用描述：在电厂中，用于蒸汽、冷凝水、除盐水、烟气脱硫（FGD）等系统。

典型工况：高温蒸汽、浆液、腐蚀性烟气。

为何适用：

采用金属硬密封的法兰球阀可耐受高温高压蒸汽。

双作用执行器能提供稳定可靠的动力。

4. 水处理与供水系统

应用描述：用于大型水厂、泵站的主干管网，作为切断阀使用。

典型工况：大口径、低压、但要求可靠性高。

为何适用：

法兰连接是大口径阀门的标准配置。

双作用执行器成本效益高，能满足水处理系统对大扭矩和自动化的需求。

5. 工业制造与自动化生产线

应用描述：在各类生产线上，用于控制压缩空气、冷却水、液压油等辅助介质的通断。

典型工况：动作频繁、要求速度快、可靠性高。

为何适用：

气动执行器响应速度快，适合高频次开关。

双作用型比单作用型动作更迅速，且无弹簧疲劳问题，寿命更长。

选型要点与注意事项

故障模式确认：这是选型的第一步也是最重要的一步。问自己：“如果气源故障，我希望这个阀门处于什么位置？"

如果工艺要求必须打开或必须关闭（例如，紧急切断、防止过热、避免溢流），则应选择单作用弹簧复位执行器。

如果工艺允许阀门保持在原位（例如，一个普通的流程切换阀，短暂的气源故障不会导致危险），则双作用执行器是更经济的选择。

如果既想要双作用的大扭矩，又需要故障安全功能，可以为双作用执行器配置三联件（FRL）+ 保位阀 + 储能罐，在断气时利用储能罐的气源将阀门驱动到安全位置。

扭矩与执行器匹配：

球阀的操作扭矩需小于执行器的输出扭矩，并留有适当裕量。

双作用执行器的扭矩输出恒定，非常适合需要稳定扭矩的场合。

附件配置：

电磁阀：用于远程电信号控制。

限位开关：反馈阀门的机械开/关位置信号。

定位器：如果需要调节流量而非仅仅开关，必须配备。

手轮机构：用于紧急情况或调试时手动操作，强烈建议配备。

环境考虑：

防爆：如果用于爆炸性环境，执行器和电磁阀需选择防爆型（Ex d IIC T4等）。

防护等级：户外或潮湿环境需要高防护等级（如IP67）。

总结

双作用气动法兰球阀是一种高性能、高可靠性、适用于自动化控制的工业阀门解决方案。它的主要优势在于：

强大的驱动能力，适用于高压差、大口径场合。

经济性好，相比单作用执行器成本更低。

响应速度快，适合频繁操作。

坚固耐用，法兰连接和金属阀体保证了结构强度。

其核心的 “失气保位" 特性决定了它适用于那些气源中断不会立即导致工艺事故的场合。在选型时，必须首先评估工艺的安全要求，从而决定是选择双作用执行器，还是必须选择带有故障安全功能的单作用执行器。