燃?xì)獗壤y的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目可行性報告

水、氣比例閥的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目可行性研究報告一、項目概述1、項目提出的背景、立項的意義，技術(shù)開發(fā)狀況和企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的規(guī)模。而隨著全球人口和經(jīng)濟規(guī)模的不斷增長，能源使用帶來的環(huán)境問題及其誘因不斷地為人們所認(rèn)識，不止是煙霧、光化學(xué)煙霧和酸雨等的危害，大氣中二氧化碳濃度升高將帶來的全球氣候變化，也已被確認(rèn)為不爭的事實。在此背景下，“碳足跡”、“低碳經(jīng)濟”、“低碳技術(shù)”、“低碳發(fā)展”、“低碳生活方式”、“低碳社會”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策應(yīng)運而生。低碳時代的理念在推動著燃?xì)庑袠I(yè)的快速發(fā)展，燃?xì)獗壤y的自動調(diào)節(jié)功能使得燃?xì)庥镁咴诠?jié)能、環(huán)保、低碳、舒適、衛(wèi)生、快捷等方面的優(yōu)點越顯突出。1、比例控制閥作為節(jié)能減排燃?xì)鉄崴鞯年P(guān)鍵部件，起到節(jié)能減排的主要作用。ＧＢ２０６６５－２００６《家用燃?xì)饪焖贌崴骱腿細(xì)獠膳療崴疇t能效限定值及能效等級》標(biāo)準(zhǔn)不僅要求在最大負(fù)荷是要保證熱效率，還要保證在中間負(fù)荷的效率，隨著節(jié)能要求的提高，最終會在全部符合變化是都要保證效率。這就要求燃?xì)饩咴谒械墓ぷ髫?fù)荷點都有一個合理的燃?xì)庥陲L(fēng)速的配比，保證所有負(fù)荷點熱效率，而能夠在全負(fù)荷保證熱效率的關(guān)鍵部件就是比例控制閥和風(fēng)機。2、比例控制閥作為高端熱水為的關(guān)鍵部件，符合市場對燃?xì)饩呤孢m性的需求。安裝有比例控制閥的燃?xì)鉄崴鳎梢愿鶕?jù)使用水溫等條件自動控制和調(diào)整燃?xì)鈮毫傲髁?，根?jù)需要的條件有效、及時地控制燃?xì)夂退妮敵隽?，可精確控制其出水溫度，迅速將水溫調(diào)整到用戶需要的合適溫度，滿足用戶對恒溫時間和精度的要求。3、比例控制閥符合《廣東省民用燃?xì)饩弋a(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖》的要求，符合行業(yè)的發(fā)展要求。２００９年１０月發(fā)布的《廣東省民用燃?xì)饩弋a(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖》，明確地將比例閥作為燃?xì)饩叩暮诵牟考?，作為今后燃?xì)饩弋a(chǎn)業(yè)研發(fā)的一個重點?！稄V東省民用燃?xì)饩弋a(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖》鼓勵行業(yè)內(nèi)企業(yè)積極參與燃?xì)饩叩恼麢C和零配件的技術(shù)研發(fā)上，鼓勵行業(yè)內(nèi)的分工合作，從戰(zhàn)略層面整體提高廣東民用燃?xì)饩咝袠I(yè)的技術(shù)水平，擴大整個行業(yè)的發(fā)展空間。此外燃?xì)饩咝袠I(yè)已經(jīng)多次開會研究、制定、準(zhǔn)備實施燃?xì)饩弑壤y的國家標(biāo)準(zhǔn)。2、項目產(chǎn)品的主要用途和性能。本項目將燃?xì)饩叩年P(guān)鍵部件比例控制閥作為重點研究對象。其性能技術(shù)指標(biāo)如下：（1）氣動燃?xì)?空氣比例閥預(yù)期實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)氣動燃?xì)?空氣比例閥工作溫度-10~60℃。進口最大壓力：6000Pa.輸出壓力范圍：50~1200Pa.空氣壓力與燃?xì)獬隹趬毫Φ那€圖如下：（2）步進電機控制水比例閥預(yù)期實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)步進電機控制水比例閥工作溫度0~90℃，環(huán)境溫度-20~90℃。。國內(nèi)工作壓力：0~1.25MPa.耐水壓力：2MPa.水量調(diào)節(jié)范圍：0~35L/min.工作曲線圖如下：3、項目投資的必要性和預(yù)期的經(jīng)濟效益。此本項目將比例控制閥作為重點研究對象。積極響應(yīng)國家發(fā)展低碳經(jīng)濟要求，積極承擔(dān)環(huán)境保護責(zé)任，完成國家節(jié)能降耗指標(biāo)的要求；積極參與技術(shù)創(chuàng)新，將更多中國創(chuàng)造的產(chǎn)品推向國際市場。該項目預(yù)計在2011年12月年形成30萬臺的生產(chǎn)規(guī)模，在2012年實現(xiàn)銷售收入3000多萬元，實現(xiàn)利潤120多萬元，上繳稅收130多萬元。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)燃?xì)饩咝袠I(yè)得到了蓬勃發(fā)展，國內(nèi)年產(chǎn)燃?xì)鉄崴?000多萬臺，燃?xì)獠膳癄t20萬臺左右，其中安裝有比例閥的熱水器有300多萬臺，燃?xì)獠膳癄t有20萬臺，如果這些燃?xì)鉄崴饕岣吖?jié)能標(biāo)準(zhǔn)，氣動燃?xì)?空氣比例閥和步進電機控制水比例閥，則熱效率比常規(guī)熱水器提高10%以上，即節(jié)省燃?xì)庥昧?0%以上，每年可節(jié)省石油氣約172萬噸。4、企業(yè)實施項目的優(yōu)勢及國內(nèi)外的情況。比例控制技術(shù)是實現(xiàn)元件或性的被控制量（輸出）與控制量（輸入或指令）之間線形關(guān)系的技術(shù)手段，這一手段要保輸出量的大小按確定的比例隨著輸入量的變化而變化。在比例控制技術(shù)中，執(zhí)行機構(gòu)就是比例閥。比例控制技術(shù)最早在２０世紀(jì)６０年代末起源于瑞士，是將新型的電—機械轉(zhuǎn)換器用于工業(yè)閥門以代替開關(guān)電磁閥或調(diào)節(jié)手柄。閥內(nèi)不含受控參數(shù)的反饋閉環(huán)。到２０世紀(jì)８０年代，比例控制技術(shù)發(fā)展到新的階段，這一階段比例元件的設(shè)計原理得到了進一步改進，發(fā)的穩(wěn)態(tài)精度，動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性均已和工業(yè)伺服相當(dāng)。從１９９０年至今，比例閥被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。本項目研究的是應(yīng)用于家用燃?xì)饩哒{(diào)整燃?xì)饬髁亢退髁康谋壤y。燃?xì)獗壤y閥的分類，A、動永磁式比例閥：利用永磁力與電力的同極性相互作用產(chǎn)生機械位移，控制燃?xì)庵鏖y口的開度，如慈溪市天行的比例閥。（見圖1、圖2）圖１圖2B、動鐵芯式比例閥：利用線圈產(chǎn)生的電磁力，使線圈中的鐵芯產(chǎn)生機械位移，控制燃?xì)庵鏖y口的開度，如有廣東*****、湛江中信的比例閥。（見圖3、圖4）圖3圖4C、動線圈式比例閥：永磁體固定線圈可動，線圈的位移產(chǎn)生機械運動，控制燃?xì)庵鏖y口的開度。D、步進電機控制比例閥：通過步進電力的齒輪旋轉(zhuǎn)，利用渦輪和渦桿的轉(zhuǎn)換來控制閥門的開度，如國外冬斯的比例閥。（見圖5、圖6）圖5圖6圖5圖6E、電控—氣壓驅(qū)動式比例閥：是利用線圈產(chǎn)生的電磁力，使線圈中的鐵芯產(chǎn)生機械位移，控制一個小的閥門，在利用這個閥口的燃?xì)鈮毫砜刂迫細(xì)忾y門。燃?xì)馊細(xì)鈮毫湍て奈灰飘a(chǎn)生機械運動。如西特845閥（見圖7、圖8）圖7圖8F、氣動燃?xì)?空氣比例閥。利用空氣的壓力來驅(qū)動燃?xì)忾y的開度。如西特848閥（見圖9、圖10）圖9圖10燃?xì)饩呱纤玫乃壤y基本只有一種，步進電機控制比例閥（見圖11、圖12）：圖11圖12由于國內(nèi)燃?xì)饩呤袌鲚^小，國內(nèi)消費水平低，安裝比例閥的產(chǎn)品在國內(nèi)的市場有限，國內(nèi)研究和生產(chǎn)燃?xì)饩弑壤y的廠家并不多，只有廣東*****、有湛江中信、浙江三國、廣州精鼎、慈溪市天行等廠家，研究技術(shù)水平不高，僅限于研究和生產(chǎn)動鐵心式比例閥、動永磁式比例閥，比例閥應(yīng)用于國產(chǎn)品牌的燃?xì)饩撸鴩馄放频牧謨?nèi)和能率整機所用的燃?xì)獗壤y和水比例閥則是直接從日本本土采購的配件,國內(nèi)生產(chǎn)出口的燃?xì)饩弋a(chǎn)品所用的氣動燃?xì)?空氣比例閥和步進電機控制水比例閥都是從國外進口的，氣動燃?xì)?空氣比例閥400多元，步進電機控制水比例閥200多元。國外的燃?xì)饩甙l(fā)展比較成熟，以上介紹的各種燃?xì)庥镁叩谋壤y都有，其中日本的燃?xì)獗壤y主要是動鐵心式比例閥和步進電機控制水比例閥，歐美則偏重研究和生產(chǎn)步進電機控制比例閥、電控—氣壓驅(qū)動式比例閥、氣動燃?xì)?空氣比例閥，隨著歐洲EUP指令的實施，越來越多的燃?xì)饩唛_始使用氣動燃?xì)?空氣比例閥和步進電機控制水比例閥以滿足標(biāo)準(zhǔn)對用能產(chǎn)品的效率要求。二、項目技術(shù)可行性分析1、項目具體研究開發(fā)的內(nèi)容和重點解決的技術(shù)關(guān)鍵問題?，F(xiàn)在國內(nèi)燃?xì)饩呱习惭b的燃?xì)獗壤y基本上都是鐵心式比例閥、動永磁式比例閥，這種比例閥很難把燃?xì)饩吒鱾€負(fù)荷點的空氣燃?xì)夂涂諝庹{(diào)整到最佳值，很難保證各個負(fù)荷點的熱效率都達到高效率。為照顧國內(nèi)企業(yè)，國標(biāo)對燃?xì)饩咧灰笃?00%負(fù)荷時的熱效率和50%負(fù)荷時的熱效率達到要求。只有配備了氣動燃?xì)?空氣比例閥和步進電機控制水比例閥的燃?xì)饩卟拍鼙ＷC各個負(fù)荷點的都達到較高的熱效率。本項目主要研究水、氣比例閥關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，即氣動燃?xì)?空氣比例閥和步進電機控制水比例閥的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。研究的主要內(nèi)容包括：A、氣動燃?xì)?空氣比例閥系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)。氣動燃?xì)?空氣比例閥的閥體內(nèi)流道、閥口和閥芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計，影響到閥體的阻力系數(shù)、共振頻率、壓力和流量的曲線等。本項目采用有Pro/Engineer、SolidWork等三維設(shè)計軟件，F(xiàn)luent流體仿真軟件等，對氣動燃?xì)?空氣比例閥的結(jié)構(gòu)進行三維設(shè)計和流體仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)構(gòu)不斷地調(diào)整閥體內(nèi)流道、閥口和閥芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終使閥體結(jié)構(gòu)達到最優(yōu)。B、氣動燃?xì)?空氣比例閥隔膜優(yōu)化設(shè)計。氣動燃?xì)?空氣比例閥隔膜在比例中起到放大隔膜兩邊氣體的壓力，分隔兩側(cè)氣體，改變兩側(cè)氣體空間的作用，因此要求隔膜材質(zhì)柔軟，有韌性，耐腐蝕，質(zhì)地輕盈，設(shè)計時要考慮隔膜的材質(zhì)，厚度，形狀，重量等。C、氣動燃?xì)?空氣比例閥彈簧優(yōu)化設(shè)計。氣動燃?xì)?空氣比例閥的彈簧在比例中起到平衡隔膜兩側(cè)壓力差，控制閥芯位置，防止閥芯共振的作用，因此設(shè)計彈簧時要考慮彈簧的材質(zhì)、倔強系數(shù)、工作區(qū)間等。D、步進電機控制水比例閥系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)。步進電機控制水比例閥的閥體內(nèi)流道、閥口和閥芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計，影響到閥體的阻力系數(shù)、共振頻率、壓力和流量的曲線等。本項目采用有Pro/Engineer、SolidWork等三維設(shè)計軟件，F(xiàn)luent流體仿真軟件等，對步進電機控制水比例閥的結(jié)構(gòu)進行三維設(shè)計和流體仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)構(gòu)不斷地調(diào)整閥體內(nèi)流道、閥口和閥芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終使閥體結(jié)構(gòu)達到最優(yōu)。E、氣動燃?xì)?空氣比例閥、步進電機控制水比例閥生產(chǎn)工藝研究。F、氣動燃?xì)?空氣比例閥、步進電機控制水比例閥檢驗工藝研究。2、項目的特色和創(chuàng)新之處。A、氣動燃?xì)?空氣比例閥控制技術(shù)通過風(fēng)機管道空氣流動時的壓力信號與氣動燃?xì)?空氣比例閥相連，通過氣動燃?xì)?空氣比例閥的隔膜將壓力放大，與彈簧一起控制氣動燃?xì)?空氣比例閥閥芯的位置，改變?nèi)細(xì)獾牧髁浚ㄟ^預(yù)先的設(shè)計，使空氣流量和燃?xì)饬髁窟_到線性比例，保證各個風(fēng)速下，燃?xì)夂涂諝獾呐浔榷荚谝粋€合理的范圍內(nèi)，保證燃燒的效率。氣動燃?xì)?空氣比例閥的閥體內(nèi)流道、閥口和閥芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計，影響到閥體的阻力系數(shù)、共振頻率、壓力和流量的曲線等。氣動燃?xì)?空氣比例閥隔膜在比例中起到放大隔膜兩邊氣體的壓力，分隔兩側(cè)氣體，改變兩側(cè)氣體空間的作用，因此要求隔膜材質(zhì)柔軟，有韌性，耐腐蝕，質(zhì)地輕盈，設(shè)計時要考慮隔膜的材質(zhì)，厚度，形狀，重量等。氣動燃?xì)?空氣比例閥的彈簧在比例中起到平衡隔膜兩側(cè)壓力差，控制閥芯位置，防止閥芯共振的作用，因此設(shè)計彈簧時要考慮彈簧的材質(zhì)、倔強系數(shù)、工作區(qū)間等。研發(fā)時需要使用Pro/Engineer、SolidWork等三維設(shè)計軟件，F(xiàn)luent流體仿真軟件等，對氣動燃?xì)?空氣比例閥的結(jié)構(gòu)進行三維設(shè)計和流體仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)構(gòu)不斷地調(diào)整閥體內(nèi)流道、閥口和閥芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過計算來確定彈簧的倔強系數(shù)、隔膜的硬