閥門(mén)電動(dòng)裝置的分類(lèi)與選型
1、概述
閥門(mén)電動(dòng)裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)電裝，下同)是用來(lái)驅動(dòng)閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的一種專(zhuān)用傳動(dòng)裝置，由專(zhuān)用電機、蝸輪蝸桿、行程和力矩檢測機構及控制部分等組成。該裝置啟動(dòng)力矩大，閥門(mén)行程控制準確，廣泛應用于石油、化工、水電、冶金、造船、輕工和食品等行業(yè)的閥門(mén)上。不同行業(yè)、不同工況對閥門(mén)電裝的要求不同。
2、分類(lèi)
我國常用的閥門(mén)電裝有原裝進(jìn)口的、有引進(jìn)技術(shù)或合資的、有國產(chǎn)的和國外電裝廠(chǎng)家在我國設立的獨資及組裝廠(chǎng)生產(chǎn)的。閥門(mén)電裝一般按結構類(lèi)型、工作方式、回轉方式和工作環(huán)境分類(lèi)。
2.1、結構類(lèi)型
電裝的結構類(lèi)型可分為一體式和分體式兩種。一體式電裝是所有控制電裝運行的控制器件均安裝在電裝內部，與電裝成一整體。一體式電裝又分為普通型和智能型。國內電動(dòng)裝置生產(chǎn)廠(chǎng)家均能生產(chǎn)制造。分體式電裝是所有控制電裝運行的控制器件均安裝在另設的電控柜內。國內生產(chǎn)廠(chǎng)家均能提供分體式電裝。進(jìn)口電裝除ROTOCK、AUMA、EMG可提供分體式外，其余只提供一體式電裝。
2.2、工作方式
電裝的工作方式分為開(kāi)關(guān)型和調節型。開(kāi)關(guān)型主要指電裝的電機啟動(dòng)次數一般<600次/min。開(kāi)關(guān)型電裝只適用于一次性的將閥門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉。調節型主要指電裝的換向較頻繁，電機啟動(dòng)次數一般達到1200次/min。調節型電裝能接受4~20mA模擬信號和反饋閥位的4~20mA模擬信號，滿(mǎn)足閉環(huán)控制的需要。
2.3、回轉方式
電裝的回轉方式分為多回轉型和部分回轉型。多回轉型主要指電裝要旋轉多圈，才能打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)。此類(lèi)型電裝與閥門(mén)之間要有二級傳動(dòng)機構。部分回轉型主要指電裝旋轉90°就能打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)。此類(lèi)電裝與閥門(mén)直接連接。
2.4、工作環(huán)境
電裝的工作環(huán)境分為隔爆型和普通型。隔爆型是指在易燃易爆的環(huán)境中，要求電裝具有防爆功能。普通型是指除易燃易爆環(huán)境以外的任何環(huán)境中。
3、性能特點(diǎn)
國內外部分電裝的性能特點(diǎn)見(jiàn)表1。
表1 部分閥門(mén)電動(dòng)裝置的性能特點(diǎn)
4、選型
所選電裝必須滿(mǎn)足工況條件、閥門(mén)開(kāi)關(guān)力矩、時(shí)間(轉速)及控制的要求。
4.1、環(huán)境溫度
電裝的電機是密閉在電裝內部，其散熱性能較差，如果電裝在超出適應的環(huán)境溫度范圍使用，會(huì )直接影響到電裝的絕緣性能、輸出力矩和使用壽命。因此在高溫環(huán)境下一定要注意電裝所適用的溫度范圍。
4.2 防護等級
電裝的防護等級是衡量其防護灰塵和水的程度，用IP+兩位數字表示(表2)，第一位數字表征防塵等級，第二位數字表征防水等級。戶(hù)內一般環(huán)境選擇IP54或IP55，戶(hù)外一般環(huán)境選擇IP55或IP65。如果工況中灰塵較大且灰塵顆粒較小，可能從各個(gè)方向對電裝有淋水的可能，應選擇防護等級較高的IP65或IP67。如果電裝可能被水浸沒(méi)，就應選擇防護等級更高的如IP67或IP68。IP68防護等級是指在水下3m處，能浸沒(méi)72h不進(jìn)水。
表2 電機防護等級代號的含義
4.3、控制形式
控制形式主要是指電裝是一體式還是分體式。根據最近幾年有些工程對電裝的使用情況來(lái)看，一般都使用智能一體式。智能電裝具有液晶面板顯示與設定功能(免開(kāi)蓋調試)、電子位置傳感器和力矩傳感器、閥位反饋(4~20mA模擬信號)、自動(dòng)相序校正、瞬時(shí)反轉保護、堵轉保護、數據記錄、自動(dòng)診斷和支持現場(chǎng)總線(xiàn)通訊(可選)等功能。
不同工況對電裝的控制形式要求也不一樣。從價(jià)格方面考慮，在常規工況或對電裝要求不高的場(chǎng)合，一般不選用智能一體式電裝。在高溫或高寒工況，因一體式電裝內部的控制電路板的性能受溫度的影響較大，一般也不選用智能一體式。
4.4、力矩
電裝力矩是重要參數之一，選型前必須先計算出閥門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)程中所需的最大力矩，再計算所需電裝的輸出力矩。閥門(mén)電裝的力矩選擇要以電裝廠(chǎng)家提供的額定輸出力矩為準。在進(jìn)行閥門(mén)的力矩計算及復核時(shí)，力矩的余量不要太大。因為電裝有力矩保護功能，如果閥門(mén)的開(kāi)關(guān)力矩余量太大，所選電裝的輸出力矩會(huì )選的較大，當閥門(mén)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中遇到卡阻，在電裝的力矩保護開(kāi)關(guān)還未動(dòng)作之前，可能會(huì )對閥門(mén)的薄弱部分造成損壞。
4.5、轉速
電裝的輸出轉速影響閥門(mén)的開(kāi)關(guān)時(shí)間。有的工況規定了閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)間，電裝的輸出轉速必須按照要求選擇。有的工況對閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)間未作要求，但電裝的電機都是短時(shí)工作制，其連續運行時(shí)間不超過(guò)10min，有的不超過(guò)15min。因此，即使工況對時(shí)間不作要求，閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)間也不得超過(guò)電裝連續運行的最長(cháng)時(shí)間要求。電裝的輸出轉速與輸出轉矩有關(guān)系，同樣電機功率，其輸出轉速越快，則其輸出力矩就越小。因此，在選擇電裝時(shí)，力矩與轉速一定要匹配。
4.6、控制要求
控制要求是用戶(hù)監控系統對閥門(mén)電裝的要求，如電裝是調節型還是開(kāi)關(guān)型。一般調節型電裝的電機可頻繁啟動(dòng)，可達到1200次/h，能接受和反饋4~20mA模擬信號，閉環(huán)控制，自動(dòng)調節閥門(mén)的開(kāi)度，以適應工況的要求。開(kāi)關(guān)型電裝僅控制閥門(mén)開(kāi)或關(guān)，電機不能頻繁啟動(dòng)，電機連續工作時(shí)間一般為10min，有的為15min。另外還有其他要求，如需反饋至中控室的閥門(mén)狀態(tài)(全開(kāi)、全關(guān)的接點(diǎn)數量、類(lèi)型和容量等)及電裝的控制方式等。
5、結語(yǔ)
為了保證閥門(mén)驅動(dòng)裝置的可靠性和耐久性，閥門(mén)電裝應根據安裝位置、使用要求、壓力、口徑、性?xún)r(jià)比和防護級別等條件選擇。
參考文獻
1 成大先.機械設計手冊，第三版1M2.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
