燃气比例阀的关键技术研发及产业化项目可行性报告

水、气比例阀的关键技术研发及产业化项目可行性研究报告一、项目概述1、项目提出的背景、立项的意义，技术开发状况和企业现有产业的规模。

而随着全球人口和经济规模的不断增长,能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识,不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳浓度升高将带来的全球气候变化,也已被确认为不争的事实。

在此背景下，“碳足迹”、“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策应运而生。

低碳时代的理念在推动着燃气行业的快速发展，燃气比例阀的自动调节功能使得燃气用具在节能、环保、低碳、舒适、卫生、快捷等方面的优点越显突出。

1、比例控制阀作为节能减排燃气热水器的关键部件，起到节能减排的主要作用。

ＧB206６5-２0０６《家用燃气快速热水器和燃气采暖热水炉能效限定值及能效等级》标准不仅要求在最大负荷是要保证热效率,还要保证在中间负荷的效率,随着节能要求的提高，最终会在全部符合变化是都要保证效率。

这就要求燃气具在所有的工作负荷点都有一个合理的燃气于风速的配比,保证所有负荷点热效率,而能够在全负荷保证热效率的关键部件就是比例控制阀和风机。

2、比例控制阀作为高端热水为的关键部件,符合市场对燃气具舒适性的需求。

安装有比例控制阀的燃气热水器,可以根据使用水温等条件自动控制和调整燃气压力及流量,根据需要的条件有效、及时地控制燃气和水的输出量，可精确控制其出水温度,迅速将水温调整到用户需要的合适温度,满足用户对恒温时间和精度的要求。

3、比例控制阀符合《广东省民用燃气具产业技术路线图》的要求，符合行业的发展要求。

2０09年10月发布的《广东省民用燃气具产业技术路线图》，明确地将比例阀作为燃气具的核心部件,作为今后燃气具产业研发的一个重点。

《广东省民用燃气具产业技术路线图》鼓励行业内企业积极参与燃气具的整机和零配件的技术研发上，鼓励行业内的分工合作，从战略层面整体提高广东民用燃气具行业的技术水平，扩大整个行业的发展空间。

此外燃气具行业已经多次开会研究、制定、准备实施燃气具比例阀的国家标准。

2、项目产品的主要用途和性能。

本项目将燃气具的关键部件比例控制阀作为重点研究对象。

其性能技术指标如下:（1）气动燃气/空气比例阀预期实现的技术指标气动燃气/空气比例阀工作温度-10~６0℃。

进口最大压力：６000Ｐa.输出压力范围:50～1200 Pa.空气压力与燃气出口压力的曲线图如下：(2）步进电机控制水比例阀预期实现的技术指标步进电机控制水比例阀工作温度0～90℃,环境温度－20~90℃。

国内工作压力：0~1.2５MPａ. 耐水压力:2MＰa.水量调节范围：0~3５L/min.工作曲线图如下：3、项目投资的必要性和预期的经济效益。

此本项目将比例控制阀作为重点研究对象。

积极响应国家发展低碳经济要求,积极承担环境保护责任，完成国家节能降耗指标的要求;积极参与技术创新，将更多中国创造的产品推向国际市场。

该项目预计在201１年1２月年形成30万台的生产规模，在２012年实现销售收入3000多万元,实现利润12０多万元，上缴税收130多万元。

随着国内经济的发展，国内燃气具行业得到了蓬勃发展，国内年产燃气热水器1000多万台，燃气采暖炉2０万台左右,其中安装有比例阀的热水器有30０多万台，燃气采暖炉有2０万台, 如果这些燃气热水器要提高节能标准,气动燃气／空气比例阀和步进电机控制水比例阀,则热效率比常规热水器提高10%以上,即节省燃气用量10%以上,每年可节省石油气约172万吨。

４、企业实施项目的优势及国内外的情况。

比例控制技术是实现元件或性的被控制量（输出)与控制量(输入或指令）之间线形关系的技术手段,这一手段要保输出量的大小按确定的比例随着输入量的变化而变化。

在比例控制技术中,执行机构就是比例阀。

比例控制技术最早在2０世纪60年代末起源于瑞士，是将新型的电—机械转换器用于工业阀门以代替开关电磁阀或调节手柄。

阀内不含受控参数的反馈闭环。

到20世纪８０年代,比例控制技术发展到新的阶段,这一阶段比例元件的设计原理得到了进一步改进，发的稳态精度,动态响应和稳定性均已和工业伺服相当。

从19９０年至今,比例阀被广泛应用于各种领域。

本项目研究的是应用于家用燃气具调整燃气流量和水流量的比例阀。

燃气比例阀阀的分类,A、动永磁式比例阀：利用永磁力与电力的同极性相互作用产生机械位移，控制燃气主阀口的开度，如慈溪市天行的比例阀。

（见图1、图2)图1图２B、动铁芯式比例阀:利用线圈产生的电磁力,使线圈中的铁芯产生机械位移，控制燃气主阀口的开度，如有广东＊＊＊**、湛江中信的比例阀。

（见图3、图4)图3图4Ｃ、动线圈式比例阀：永磁体固定线圈可动，线圈的位移产生机械运动,控制燃气主阀口的开度。

D、步进电机控制比例阀：通过步进电力的齿轮旋转，利用涡轮和涡杆的转换来控制阀门的开度，如国外冬斯的比例阀。

（见图5、图6）图5图６图5图6E、电控—气压驱动式比例阀：是利用线圈产生的电磁力,使线圈中的铁芯产生机械位移，控制一个小的阀门,在利用这个阀口的燃气压力来控制燃气阀门。

燃气燃气压力和膜片的位移产生机械运动。

如西特845阀(见图7、图8）图7图8 F、气动燃气/空气比例阀。

利用空气的压力来驱动燃气阀的开度。

如西特848阀(见图9、图１0）图9图10燃气具上所用的水比例阀基本只有一种,步进电机控制比例阀（见图11、图12）：图11图１２由于国内燃气具市场较小，国内消费水平低，安装比例阀的产品在国内的市场有限，国内研究和生产燃气具比例阀的厂家并不多,只有广东*****、有湛江中信、浙江三国、广州精鼎、慈溪市天行等厂家,研究技术水平不高,仅限于研究和生产动铁心式比例阀、动永磁式比例阀,比例阀应用于国产品牌的燃气具,而国外品牌的林内和能率整机所用的燃气比例阀和水比例阀则是直接从日本本土采购的配件，国内生产出口的燃气具产品所用的气动燃气/空气比例阀和步进电机控制水比例阀都是从国外进口的，气动燃气/空气比例阀400多元，步进电机控制水比例阀２00多元。

国外的燃气具发展比较成熟，以上介绍的各种燃气用具的比例阀都有,其中日本的燃气比例阀主要是动铁心式比例阀和步进电机控制水比例阀，欧美则偏重研究和生产步进电机控制比例阀、电控—气压驱动式比例阀、气动燃气/空气比例阀,随着欧洲EUＰ指令的实施,越来越多的燃气具开始使用气动燃气/空气比例阀和步进电机控制水比例阀以满足标准对用能产品的效率要求。

二、项目技术可行性分析１、项目具体研究开发的内容和重点解决的技术关键问题。

现在国内燃气具上安装的燃气比例阀基本上都是铁心式比例阀、动永磁式比例阀，这种比例阀很难把燃气具各个负荷点的空气燃气和空气调整到最佳值,很难保证各个负荷点的热效率都达到高效率。

为照顾国内企业，国标对燃气具只要求其100% 负荷时的热效率和5０%负荷时的热效率达到要求。

只有配备了气动燃气/空气比例阀和步进电机控制水比例阀的燃气具才能保证各个负荷点的都达到较高的热效率。

本项目主要研究水、气比例阀关键技术研发及产业化,即气动燃气/空气比例阀和步进电机控制水比例阀的关键技术研发及产业化。

研究的主要内容包括：A、气动燃气/空气比例阀系统优化设计，确定最优结构。

气动燃气/空气比例阀的阀体内流道、阀口和阀芯的结构设计，影响到阀体的阻力系数、共振频率、压力和流量的曲线等。

本项目采用有Ｐro/Eｎgｉｎeer、SolidWork等三维设计软件,Fluｅnｔ流体仿真软件等，对气动燃气／空气比例阀的结构进行三维设计和流体仿真分析,根据仿真分析结构不断地调整阀体内流道、阀口和阀芯的结构设计,最终使阀体结构达到最优。

B、气动燃气／空气比例阀隔膜优化设计。

气动燃气/空气比例阀隔膜在比例中起到放大隔膜两边气体的压力,分隔两侧气体,改变两侧气体空间的作用，因此要求隔膜材质柔软,有韧性，耐腐蚀,质地轻盈,设计时要考虑隔膜的材质，厚度，形状,重量等。

C、气动燃气/空气比例阀弹簧优化设计。

气动燃气/空气比例阀的弹簧在比例中起到平衡隔膜两侧压力差，控制阀芯位置,防止阀芯共振的作用,因此设计弹簧时要考虑弹簧的材质、倔强系数、工作区间等。

D、步进电机控制水比例阀系统优化设计，确定最优结构。

步进电机控制水比例阀的阀体内流道、阀口和阀芯的结构设计,影响到阀体的阻力系数、共振频率、压力和流量的曲线等。

本项目采用有Prｏ/Engiｎｅer、SolｉdＷoｒk等三维设计软件，Flueｎt流体仿真软件等,对步进电机控制水比例阀的结构进行三维设计和流体仿真分析，根据仿真分析结构不断地调整阀体内流道、阀口和阀芯的结构设计,最终使阀体结构达到最优。

Ｅ、气动燃气／空气比例阀、步进电机控制水比例阀生产工艺研究。

F、气动燃气/空气比例阀、步进电机控制水比例阀检验工艺研究。

２、项目的特色和创新之处。

Ａ、气动燃气/空气比例阀控制技术通过风机管道空气流动时的压力信号与气动燃气／空气比例阀相连,通过气动燃气/空气比例阀的隔膜将压力放大,与弹簧一起控制气动燃气／空气比例阀阀芯的位置，改变燃气的流量,通过预先的设计,使空气流量和燃气流量达到线性比例，保证各个风速下,燃气和空气的配比都在一个合理的范围内，保证燃烧的效率。

气动燃气/空气比例阀的阀体内流道、阀口和阀芯的结构设计，影响到阀体的阻力系数、共振频率、压力和流量的曲线等。

气动燃气/空气比例阀隔膜在比例中起到放大隔膜两边气体的压力,分隔两侧气体，改变两侧气体空间的作用,因此要求隔膜材质柔软，有韧性，耐腐蚀，质地轻盈，设计时要考虑隔膜的材质，厚度，形状,重量等。

气动燃气/空气比例阀的弹簧在比例中起到平衡隔膜两侧压力差，控制阀芯位置,防止阀芯共振的作用，因此设计弹簧时要考虑弹簧的材质、倔强系数、工作区间等。

研发时需要使用Ｐｒo／Eｎgineer、ＳolidＷork等三维设计软件,Fｌueｎt 流体仿真软件等,对气动燃气/空气比例阀的结构进行三维设计和流体仿真分析，根据仿真分析结构不断地调整阀体内流道、阀口和阀芯的结构设计,通过计算来确定弹簧的倔强系数、隔膜的硬度，并需要反复实验,验证和修改设计,最终得到最优的气动燃气/空气比例阀。

Ｂ、进电机控制水比例阀控制技术进电机控制水比例阀控制技术是通过步进电机的齿轮快速调整通过蜗杆带动的阀芯,来控制阀芯位置，改变阀口的大小,改变水的流量。

由于使用水压通常在0.1~0．５ MPａ,因此要合理计算和设计步进电机的扭矩,合理设计计算阀口的形状和大小以及蜗杆所以东的距离，并需要反复实验,验证和修改设计，最终得到最优的进电机控制水比例阀。

C、比例阀加工装配技术气动燃气/空气比例阀的阀体内流道、阀口和阀芯的结构设计,影响到阀体的阻力系数、共振频率、压力和流量的曲线等。