1．前言
用于火電廠高加疏水、再熱器疏水、過熱器疏水等系統疏放水的關閉與排放閥門具有以下使用特點：
(1)密封要求高
由于這類系統壓力高，壓差大，起初輕微的滲漏，很快會被高速氣流快速沖刷出大的缺口，小漏變成大漏，因而即使輕微的泄漏也會導致機組出力不足，煤耗上升，成本增加。
(2)須快開快閉，具備故障保護功能
一旦机组出现故障，要求閥門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，这时要求閥門能按工况设计要求自动打开或自动关闭。
(3)具備自動控制功能
這主要是電廠自動控制的要求。
(4)較高的可靠性
要求閥門在温度变化状态、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。
針對上述要求，氣動控制的疏水閥成爲這類系統的首選産品，它比較圓滿地適應上述要求。這主要體現在以下幾方面：
(1)持久穩定的密封比壓
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，并作用到阀座关闭閥門。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)調試簡單，維護要求低，故障低，可靠性高
電動裝置調試繁瑣，很多用戶不會調試，常出現故障，要麽調不到位，要麽調過頭，常出現不應有的用戶投訴。氣動裝置則結構簡單，維護要求低，調試方便，故障率低。
(3)失氣失電自動保護
单作用气缸靠复位弹簧，可方便地回复到故障所要求的閥門控制状态。
(4)快速啓閉
與電動裝置相比，氣缸執行速度更快，對要求故障快速反應複位的工況更適應。
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、手动閥門正成为一种趋势。
2．閥門及气动执行机构的选型
这类閥門一般设计为全开全闭，而从流量特性考虑截止閥、球閥具有啓閉行程短，速度快，密封可靠，啓閉靜態力矩小等特點，因而兩類産品都得到應用，隨著硬密封球閥制造技術的日趨成熟，气动球閥也获得了一席之地，但从可靠性考虑主流产品仍然是气动截止閥。
選型的另一個問題是控制方式的選擇。氣缸爲定型産品，依作用方式可分單作用和雙作用。單作用産品帶複位圓柱彈簧，具有失氣自動複位功能，即失氣時氣缸活塞(或膜片)在彈簧作用下，驅動氣缸推杆回複到氣缸初始位置(行程的原始位置)；雙作用氣缸無複位彈簧，推杆進退須依靠變換氣缸氣源的進出口位置。氣源從活塞上腔進時，推杆向下運動；反之氣源從活塞下腔進時，推杆向上運動。由于不帶複位彈簧，雙作用氣缸對比同徑單作用氣缸具有更大的推力，但不具備自動複位功能。顯然不同的進氣位置使推杆有不同的方向運動，當進氣位置在推杆的背腔時，進氣使推杆前進，這種方式又稱爲正作用氣缸，反之進氣位置在推杆同側時，進氣使推杆後退，這種方式又稱反作用氣缸。對氣動疏水閥因爲一般需要失氣保護功能，通常選用單作用氣缸，圖1爲以上兩類氣缸結構簡圖。
从以上分析可知，当閥門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；当閥門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。前者閥門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．氣缸推力計算
除了作用方式的選擇，計算所選氣缸推力是設計的重要工作，這裏以常見的常閉式氣動疏水閥說明如下：
圖2爲産品結構設計簡圖
因压力较高，为尽可能选择较小的气缸，采用了上进流(倒流)的閥門设计方式，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
關閉狀態受力分析如圖3(a)
圖中：
Qt爲填料摩擦力
Qj爲介質靜壓力
Qf爲閥杆截面的介質推力
Qm为閥門达到必须密封比压时的密封面作用力
Qg爲氣缸關閉時輸出力
Qk爲氣缸打開時輸出力
各受力計算公式如下：
f爲填料摩擦系數，bt为填料宽度，P为閥門设计压力。
qMF爲密封面必須比壓。
要实现閥門的有效密封，必须Qg-Qf-Qt+Qj≥Qm即Qg≥Qf+Qt+Qm-Qj
當然關閉力也不是越大越好，還須校核密封面實際比壓q，並使其小于許用比壓[q]
式中：Q1m爲作用于密封面的實際密封力，由氣缸實際推力減去相關阻力得出。
通過以上計算可確定關閉狀態的彈簧預緊力，爲彈簧選型確定依據。
3．2 开启状态气缸力的计算
开启时瞬间閥門受力分析如图3(b)。
当閥門被打开后Qj，會消失爲零，但Qg會逐漸增加，兩者部分抵消，到開啓行程末端(最高位)，氣缸推力Q1k應使
式中：Q1s爲此位置彈簧的壓縮力。
比較以上兩式確定其中較大者爲氣缸推力，再根據實際輸入氣源額定壓力可大致推算出所選擇氣缸的直徑，考慮一定的安全系數，最終確定氣缸大小。
4．出廠試驗
工厂型式试验是确认产品性能的重要依据，通过试验可确认閥門的设计加工质量，承压新能，启动装置的动作性能，一般应进行以下试验。
(1)密封試驗
撤除气源，让弹簧复位至閥門关闭后，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，分别观察閥門各阶段保压性能，到最高设计压力的1.1倍压力为止均应无泄漏。以此验证閥門在压力波动时也能稳定密封。
(2)殼體試驗
依公稱壓力的1.5倍進行水壓殼體試驗，觀察填料部位、中法蘭墊片各處以及殼體全表面應無滲漏。
(3)動作試驗
閥門关闭后，将閥門打压到设计压力，给气缸通气(压力控制O.4-O.45MPa)确认能否开启閥門，能否达到设计行程，到达设计行程后撤除气源，閥門应能自行复位。此试验至少反复3次以上。
5．附件的選擇
除閥門和气缸外，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。
連接管及管件應選擇金屬材料的，因介質溫度比較高。支架盡可能高一些，使氣缸內部橡膠件遠離熱源，延長內部橡膠密封件的適用壽命。
最後需要說明的是，氣動閥門虽然有很多优点，但其缺点也是明显的：气动装置不可能做得很大，因而对高压大口径閥門的应用受到限制，安装空间有限时也无法安装。
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