1、概述

　　閥門電動裝置(簡稱電裝，下同)是用來驅(qū)動閥門開啟和關(guān)閉的一種專用傳動裝置，由專用電機、蝸輪蝸桿、行程和力矩檢測機構(gòu)及控制部分等組成。該裝置啟動力矩大，閥門行程控制準確，廣泛應(yīng)用于石油、化工、水電、冶金、造船、輕工和食品等行業(yè)的閥門上。不同行業(yè)、不同工況對閥門電裝的要求不同。

2、分類

　　我國常用的閥門電裝有原裝進口的、有引進技術(shù)或合資的、有國產(chǎn)的和國外電裝廠家在我國設(shè)立的獨資及組裝廠生產(chǎn)的。閥門電裝一般按結(jié)構(gòu)類型、工作方式、回轉(zhuǎn)方式和工作環(huán)境分類。

　　2.1、結(jié)構(gòu)類型

　　電裝的結(jié)構(gòu)類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(nèi)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(nèi)電動裝置生產(chǎn)廠家均能生產(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(shè)的電控柜內(nèi)。國內(nèi)生產(chǎn)廠家均能提供分體式電裝。進口電裝除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關(guān)型和調(diào)節(jié)型。開關(guān)型主要指電裝的電機啟動次數(shù)一般<600次/min。開關(guān)型電裝只適用于一次性的將閥門開啟或關(guān)閉。調(diào)節(jié)型主要指電裝的換向較頻繁，電機啟動次數(shù)一般達到1200次/min。調(diào)節(jié)型電裝能接受4~20mA模擬信號和反饋閥位的4~20mA模擬信號，滿足閉環(huán)控制的需要。

　　2.3、回轉(zhuǎn)方式

　　電裝的回轉(zhuǎn)方式分為多回轉(zhuǎn)型和部分回轉(zhuǎn)型。多回轉(zhuǎn)型主要指電裝要旋轉(zhuǎn)多圈，才能打開或關(guān)閉閥門。此類型電裝與閥門之間要有二級傳動機構(gòu)。部分回轉(zhuǎn)型主要指電裝旋轉(zhuǎn)90°就能打開或關(guān)閉閥門。此類電裝與閥門直接連接。

　　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

　　國內(nèi)外部分電裝的性能特點見表1。

表1 部分閥門電動裝置的性能特點

4、選型

　　所選電裝必須滿足工況條件、閥門開關(guān)力矩、時間(轉(zhuǎn)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(nèi)部，其散熱性能較差，如果電裝在超出適應(yīng)的環(huán)境溫度范圍使用，會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(shù)字表示(表2)，第一位數(shù)字表征防塵等級，第二位數(shù)字表征防水等級。戶內(nèi)一般環(huán)境選擇IP54或IP55，戶外一般環(huán)境選擇IP55或IP65。如果工況中灰塵較大且灰塵顆粒較小，可能從各個方向?qū)﹄娧b有淋水的可能，應(yīng)選擇防護等級較高的IP65或IP67。如果電裝可能被水浸沒，就應(yīng)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72h不進水。

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(jù)最近幾年有些工程對電裝的使用情況來看，一般都使用智能一體式。智能電裝具有液晶面板顯示與設(shè)定功能(免開蓋調(diào)試)、電子位置傳感器和力矩傳感器、閥位反饋(4~20mA模擬信號)、自動相序校正、瞬時反轉(zhuǎn)保護、堵轉(zhuǎn)保護、數(shù)據(jù)記錄、自動診斷和支持現(xiàn)場總線通訊(可選)等功能。

　　不同工況對電裝的控制形式要求也不一樣。從價格方面考慮，在常規(guī)工況或?qū)﹄娧b要求不高的場合，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(nèi)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(shù)之一，選型前必須先計算出閥門開關(guān)過程中所需的最大力矩，再計算所需電裝的輸出力矩。閥門電裝的力矩選擇要以電裝廠家提供的額定輸出力矩為準。在進行閥門的力矩計算及復(fù)核時，力矩的余量不要太大。因為電裝有力矩保護功能，如果閥門的開關(guān)力矩余量太大，所選電裝的輸出力矩會選的較大，當閥門在開關(guān)過程中遇到卡阻，在電裝的力矩保護開關(guān)還未動作之前，可能會對閥門的薄弱部分造成損壞。

　　4.5、轉(zhuǎn)速

　　電裝的輸出轉(zhuǎn)速影響閥門的開關(guān)時間。有的工況規(guī)定了閥門開關(guān)時間，電裝的輸出轉(zhuǎn)速必須按照要求選擇。有的工況對閥門開關(guān)時間未作要求，但電裝的電機都是短時工作制，其連續(xù)運行時間不超過10min，有的不超過15min。因此，即使工況對時間不作要求，閥門開關(guān)時間也不得超過電裝連續(xù)運行的最長時間要求。電裝的輸出轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)系，同樣電機功率，其輸出轉(zhuǎn)速越快，則其輸出力矩就越小。因此，在選擇電裝時，力矩與轉(zhuǎn)速一定要匹配。

　　4.6、控制要求

　　控制要求是用戶監(jiān)控系統(tǒng)對閥門電裝的要求，如電裝是調(diào)節(jié)型還是開關(guān)型。一般調(diào)節(jié)型電裝的電機可頻繁啟動，可達到1200次/h，能接受和反饋4~20mA模擬信號，閉環(huán)控制，自動調(diào)節(jié)閥門的開度，以適應(yīng)工況的要求。開關(guān)型電裝僅控制閥門開或關(guān)，電機不能頻繁啟動，電機連續(xù)工作時間一般為10min，有的為15min。另外還有其他要求，如需反饋至中控室的閥門狀態(tài)(全開、全關(guān)的接點數(shù)量、類型和容量等)及電裝的控制方式等。

5、結(jié)語

　　為了保證閥門驅(qū)動裝置的可靠性和耐久性，閥門電裝應(yīng)根據(jù)安裝位置、使用要求、壓力、口徑、性價比和防護級別等條件選擇。

參考文獻

　　1 成大先.機械設(shè)計手冊，第三版1M2.北京：化學工業(yè)出版社，2002.