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    閥門電動執(zhí)行機構(gòu)的工作原理

    [ 2018-05-04 ]
     閥門電動執(zhí)行機構(gòu)的工作原理
      閥門電動裝置是實現(xiàn)閥門程控、自控和遙控不可缺少的驅(qū)動設(shè)備,其運動過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來控制。由于閥門電動裝置的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置工作規(guī)范及閥門在管線或設(shè)備上的位置。
      電動裝置一般由下列部分組成:
      專用電動機,特點是過載能力強﹑起動轉(zhuǎn)矩大﹑轉(zhuǎn)動慣量小,短時﹑斷續(xù)工作。
      減速機構(gòu),用以減低電動機的輸出轉(zhuǎn)速。
      行程控制機構(gòu),用以調(diào)節(jié)和準確控制閥門的啟閉位置。
      轉(zhuǎn)矩限制機構(gòu),用以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩(或推力)并使之不超過預(yù)定值。
      手動﹑電動切換機構(gòu),進行手動或電動操作的聯(lián)鎖機構(gòu)。
      開度指示器,用以顯示閥門在啟閉過程中所處的位置。
      一、根據(jù)閥門類型選擇電動執(zhí)行器
      1、角行程電動執(zhí)行器(轉(zhuǎn)角《360度)適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。電動執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動小于一周,即小于360度,通常為90度就實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。此類電動執(zhí)行器根據(jù)安裝接口方式的不同又分為直連式、底座曲柄式兩種。
      A)直連式:是指電動執(zhí)行器輸出軸與閥桿直連安裝的形式。
      B)底座曲柄式:是指輸出軸通過曲柄與閥桿連接的形式。
      2、多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器(轉(zhuǎn)角》360度)適用于閘閥、截止閥等。電動執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動大于一周,即大于360度,一般需多圈才能實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。
      3、直行程(直線運動)適用于單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥等。電動執(zhí)行器輸出軸的運動為直線運動式,不是轉(zhuǎn)動形式。
      二、根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動執(zhí)行器的控制模式
      1、開關(guān)型(開環(huán)控制)開關(guān)型電動執(zhí)行器一般實現(xiàn)對閥門的開或關(guān)控制,閥門要么處于全開位置,要么處于全關(guān)位置,此類閥門不需對介質(zhì)流量進行精確控制。特別值得一提的是開關(guān)型電動執(zhí)行器因結(jié)構(gòu)形式的不同還可分為分體結(jié)構(gòu)和一體化結(jié)構(gòu)。選型時必需對此做出說明,不然經(jīng)常會發(fā)生在現(xiàn)場安裝時與控制系統(tǒng)沖突等不匹配現(xiàn)像。
      A)分體結(jié)構(gòu)(通常稱為普通型):控制單元與電動執(zhí)行器分離,電動執(zhí)行器不能單獨實現(xiàn)對閥門的控制,必需外加控制單元才能實現(xiàn)控制,一般外部采用控制器或控制柜形式進行配套。此結(jié)構(gòu)的缺點是不便于系統(tǒng)整體安裝,增加接線及安裝費用,且容易出現(xiàn)故障,當故障發(fā)生時不便于診斷和維修,性價比不理想。
      B)一體化結(jié)構(gòu)(通常稱為整體型):控制單元與電動執(zhí)行器封裝成一體,無需外配控制單元即可現(xiàn)實就地操作,遠程只需輸出相關(guān)控制信息就可對其進行操作。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是方便系統(tǒng)整體安裝,減少接線及安裝費用,容易診斷并排除故障。但傳統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品也有很多不完善的地方,所以產(chǎn)生了智能電動執(zhí)行器。
      2、調(diào)節(jié)型(閉環(huán)控制)調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器不僅具有開關(guān)型一體化結(jié)構(gòu)的功能,還能對閥門進行精確控制,調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。
      A)控制信號類型(電流、電壓)調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器控制信號一般有電流信號(4~20MA、0~10MA)或電壓信號(0~5V、1~5V),選型時需明確其控制信號類型及參數(shù)。
      B)工作形式(電開型、電關(guān)型)調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器工作方式一般為電開型(以4~20MA的控制為例,電開型是指4MA信號對應(yīng)的是閥關(guān),20MA對應(yīng)的是閥開),另一種為電關(guān)型(以4-20MA的控制為例,電開型是指4MA信號對應(yīng)的是閥開,20MA對應(yīng)的是閥關(guān))。
      C)失信號保護失信號保護是指因線路等故障造成控制信號丟失時,電動執(zhí)行器將控制閥門啟閉到設(shè)定的保護值,常見的保護值為全開、全關(guān)、保持原位三種情況。
      三、防爆型
      根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級分類的電動裝置根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級要求,閥門的電動裝置可分為普通型、戶外型、隔爆型、戶外隔爆型等。
      四、執(zhí)行機構(gòu)的扭矩
      根據(jù)閥門所需的扭力確定電動執(zhí)行器的輸出扭力閥門啟閉所需的扭力決定著電動執(zhí)行器選擇多大的輸出扭力,一般由使用者提出或閥門廠家自行選配,做為執(zhí)行器廠家只對執(zhí)行器的輸出扭力負責,閥門正常啟閉所需的扭力由閥門口徑大小、工作壓力等因素決定,但因閥門廠家加工精度、裝配工藝有所區(qū)別,所以不同廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門所需扭力也有所區(qū)別,即使是同個閥門廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門扭力也有所差別,當選型時執(zhí)行器的扭力選擇太小就會造成無法正常啟閉閥門,因此電動執(zhí)行器必需選擇一個合理的扭力范圍。
      五、正確選擇閥門電動裝置的依據(jù)
      操作力矩:操作力矩是選擇閥門電動裝置的最主要參數(shù),電動裝置輸出力矩應(yīng)為閥門操作最大力矩的1.2~1.5倍。操作推力:閥門電動裝置的主機結(jié)構(gòu)有兩種:一種是不配置推力盤,直接輸出力矩;另一種是配置推力盤,輸出力矩通過推力盤中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù):閥門電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的多少與閥門的公稱通徑、閥桿螺距、螺紋頭數(shù)有關(guān),要按M=H/ZS計算(M為電動裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動圈數(shù),H為閥門開啟高度,S為閥桿傳動螺紋螺距,Z為閥桿螺紋頭數(shù))。閥桿直徑:對多回轉(zhuǎn)類明桿閥門,如果電動裝置允許通過的最大閥桿直徑不能通過所配閥門的閥桿,便不能組裝成電動閥門。因此,電動裝置空心輸出軸的內(nèi)徑必須大于明桿閥門的閥桿外徑。對部分回轉(zhuǎn)閥門以及多回轉(zhuǎn)閥門中的暗桿閥門,雖不用考慮閥桿直徑的通過問題,但在選配時亦應(yīng)充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸,使組裝后能正常工作。輸出轉(zhuǎn)速:閥門的啟閉速度若過快,易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。因此,應(yīng)根據(jù)不同使用條件,選擇恰當?shù)膯㈤]速度。
     
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