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電動(dòng)閥門(mén):關(guān)于電動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行器的選型電控執(zhí)行器,也叫閥門(mén)電動(dòng)裝置(電動(dòng)閥門(mén)),它是不同行業(yè)領(lǐng)域的名稱(chēng),在工業(yè)管道上閥門(mén)行業(yè)叫閥門(mén)電動(dòng)裝置,儀表行業(yè)稱(chēng)其為電動(dòng)執(zhí)行器,但目前業(yè)界還沒(méi)有很明確的區(qū)分,本文所涉及的關(guān)于稱(chēng)謂的問(wèn)題統(tǒng)一稱(chēng)為電動(dòng)執(zhí)行器。 閥是工業(yè)管道控制中常用的一種重要設(shè)備,隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,電動(dòng)閥門(mén)由于具有易于獲得動(dòng)力源和一般不需要維護(hù)的優(yōu)點(diǎn),比氣動(dòng)、液動(dòng)等各種驅(qū)動(dòng)方式的設(shè)備更常見(jiàn)。電動(dòng)閥門(mén)在工業(yè)場(chǎng)合需要具有較高的可靠性和安全性,當(dāng)閥門(mén)能保證性能和壽命時(shí),電動(dòng)閥門(mén)的安全可靠依賴(lài)于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),因此電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能、控制水平是電動(dòng)閥門(mén)整機(jī)技術(shù)水平的綜合表現(xiàn)。因此,除了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)必須考慮的一些基本因素外,對(duì)其提出合理的技術(shù)要求,使其價(jià)值實(shí)現(xiàn)最大化。 電控閥 電執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類(lèi)繁多,不同類(lèi)型和功能的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在與閥門(mén)配套后均可稱(chēng)為電動(dòng)閥,但在設(shè)計(jì)、選型過(guò)程中往往只重視閥門(mén)的參數(shù)忽略,或者沒(méi)有明確電動(dòng)執(zhí)行器的相關(guān)要求,這樣不僅使電動(dòng)閥門(mén)不能發(fā)揮作用,而且在安裝、調(diào)試、使用過(guò)程中也會(huì)帶來(lái)不必要的麻煩,甚至給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果。 本論文將對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在選擇方面的考慮要點(diǎn)進(jìn)行闡述,并對(duì)目前智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)功能做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹,它將成為當(dāng)前和未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展的主流產(chǎn)品。 (一)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇考慮要點(diǎn)。 根據(jù)閥門(mén)類(lèi)型選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 閥的種類(lèi)相當(dāng)多,工作原理也不盡相同,一般是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)閥板角度、提升閥板等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)閥板啟閉控制,當(dāng)與電動(dòng)執(zhí)行器配套時(shí),應(yīng)首先根據(jù)閥門(mén)類(lèi)型選擇電動(dòng)執(zhí)行器。 1.角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)角度<360度) 電執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)小于一周,小于360度,一般為90度,閥門(mén)啟閉過(guò)程控制。這種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)安裝接口的不同又分為直聯(lián)式、曲柄式和底座兩種。 直連式:是指電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸與閥桿垂直連接安裝形式。 電球閥 底座曲柄型:是指輸出軸通過(guò)曲柄與閥桿相連。 這種電動(dòng)執(zhí)行器適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。 2.多輪電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)角度>360度) 電執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸旋轉(zhuǎn)超過(guò)一周,即大于360度,通常需要多圈來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)啟閉過(guò)程控制。 這種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可用于閘閥、截止閥等。 3.直走(直線(xiàn)移動(dòng)) 電致動(dòng)器輸出軸以直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng),非轉(zhuǎn)動(dòng)形式。 這類(lèi)電動(dòng)執(zhí)行器可用于單座、雙座等調(diào)節(jié)。 根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程控制要求,確定電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式。 在一般情況下,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式分為開(kāi)環(huán)控制和調(diào)節(jié)(閉環(huán)控制)兩種類(lèi)型。 1.切換類(lèi)型(開(kāi)環(huán)控制) 開(kāi)關(guān)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)或全開(kāi)控制,這種閥門(mén)要么是全開(kāi)狀態(tài),要么全關(guān),這種閥門(mén)不需要介質(zhì)的流速控制。 尤其值得注意的是,根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同,開(kāi)關(guān)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)也可以分為整體式和分體式。選用時(shí)一定要做好說(shuō)明,否則經(jīng)常會(huì)發(fā)生安裝時(shí)與控制系統(tǒng)沖突等不匹配現(xiàn)象。 電動(dòng)法蘭球調(diào)節(jié)閥。 (a)分體結(jié)構(gòu)(通常稱(chēng)為普通機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)):控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是分開(kāi)的,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的控制,需要外加控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,一般是以控制器或控制柜形式來(lái)配合。 這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是不利于整個(gè)系統(tǒng)的安裝,增加了接線(xiàn)和安裝費(fèi)用,而且容易發(fā)生故障,在發(fā)生故障時(shí)不方便診斷和維修,性?xún)r(jià)比不理想。 (b)集成式結(jié)構(gòu)(一般稱(chēng)為整體式):控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)封裝為一體,不需要外部控制單元就可以實(shí)現(xiàn)就地操作,遠(yuǎn)程只需輸出相關(guān)的控制信息就可以進(jìn)行操作。 這種結(jié)構(gòu)有利于系統(tǒng)整體安裝,減少線(xiàn)路和安裝費(fèi)用,便于診斷和排除故障。但是傳統(tǒng)的集成結(jié)構(gòu)產(chǎn)品還有很多不完善之處,因此出現(xiàn)了智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),關(guān)于智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后面將再做一個(gè)說(shuō)明。 2.調(diào)節(jié)(閉環(huán)控制) 本實(shí)用新型不僅具有開(kāi)關(guān)式一體化結(jié)構(gòu),而且可對(duì)閥門(mén)進(jìn)行控制,從而調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量。由于空間有限,它的工作原理在此不作詳細(xì)說(shuō)明。以下對(duì)調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型所需參數(shù)作簡(jiǎn)要說(shuō)明。 a)控制信號(hào)類(lèi)型(電流、電壓) 在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)中,通常采用電流信號(hào)(4~20mA,0~10mA)或電壓信號(hào)(0~5V、1~5V),在選型時(shí)要明確其控制信號(hào)的類(lèi)型和參數(shù)。 PVC電動(dòng)球閥 b)工作形式(電開(kāi)式、電關(guān)式) 調(diào)整型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作方式一般為電開(kāi)式(4~20mA),電開(kāi)型是指4mA信號(hào)對(duì)應(yīng)的是閥關(guān),20mA對(duì)應(yīng)的是閥開(kāi)),另一種為電關(guān)型(以4-20mA的控制為例,電開(kāi)型是指4mA信號(hào)對(duì)應(yīng)的是閥開(kāi),20mA信號(hào)是閥開(kāi))。一般而言,選型要求明確的工作形式,很多產(chǎn)品出廠(chǎng)后不能進(jìn)行改裝,奧美閥控生產(chǎn)的智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可隨時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置進(jìn)行修改。 c)失靈保護(hù)。 失速保護(hù)是指當(dāng)控制閥在由于線(xiàn)路等故障而失去控制信號(hào)時(shí),電動(dòng)執(zhí)行器會(huì)將控制閥門(mén)啟閉至設(shè)定的保護(hù)值,一般保護(hù)值有全開(kāi)、全關(guān)、保壓三種情況,出廠(chǎng)后不易修改。該智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定進(jìn)行靈活調(diào)整,并可在任何位置設(shè)置(0~98%)作為保護(hù)值。 三、根據(jù)閥門(mén)要求的扭力,確定電動(dòng)執(zhí)行器的輸出扭力。 氣門(mén)開(kāi)啟所需的扭轉(zhuǎn)力矩決定了電動(dòng)執(zhí)行器輸出扭力的選擇,通常由用戶(hù)提議或閥門(mén)制造商自己選配,執(zhí)行器制造商只對(duì)執(zhí)行器的輸出扭力負(fù)責(zé),閥門(mén)正常啟閉所需的扭力由閥門(mén)口徑、工作壓力等因素決定,但閥門(mén)制造商只對(duì)閥門(mén)的輸出扭力負(fù)責(zé),閥門(mén)(電動(dòng)閥門(mén))正常啟閉所需的扭力由閥門(mén)直徑、工作壓力等因素決定,但由于閥門(mén)廠(chǎng)家加工精度、裝配工藝不能正常進(jìn)行,所以電動(dòng)執(zhí)行器必須選擇合理的扭力范圍。 四、根據(jù)選定的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)確定電氣參數(shù)。 由于各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電氣參數(shù)存在差異,所以在設(shè)計(jì)選型時(shí)一般需要確定其電氣參數(shù),主要有電機(jī)功率、額定電流、二次控制回路電壓等,在這方面存在疏忽,結(jié)果控制系統(tǒng)與電動(dòng)執(zhí)行器參數(shù)不匹配導(dǎo)致工作時(shí)開(kāi)跳閘、保險(xiǎn)絲熔斷、熱過(guò)載繼電器保護(hù)起跳等故障現(xiàn)象。 隔爆型的電動(dòng)球閥 根據(jù)使用場(chǎng)合選擇外殼防護(hù)等級(jí)、防爆等級(jí)。 1.外殼防護(hù)等級(jí)。 殼體防護(hù)等級(jí)是指電動(dòng)執(zhí)行器殼體防水度等級(jí),以字母IP加兩位數(shù)表示,由1~6表示防外物等級(jí)(見(jiàn)表1),2位由1~8表示防水等級(jí)。 2.防爆等級(jí)。 當(dāng)發(fā)生爆炸性氣體、蒸汽、液體、易燃粉塵等造成火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所時(shí),必須對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提出防爆要求,根據(jù)其使用范圍不同,選用防爆形式和種類(lèi)。隔爆級(jí)可由EX型防爆標(biāo)志和防爆內(nèi)容表示(參照《用于爆炸環(huán)境的防爆電氣設(shè)備》GB3836-2000)。 防爆標(biāo)志內(nèi)容包括:防爆型式+設(shè)備類(lèi)別+(氣密性)+溫度組。 防爆型:按所采取的防爆措施,可分為本質(zhì)安全型、隔爆型、增安型、正壓型、澆封型、充砂型等。 b)類(lèi)別設(shè)備: II級(jí)隔爆型Exd和本質(zhì)安全型“Exi”電氣設(shè)備按其適用于大的試驗(yàn)安全間隙或小點(diǎn)火電流比,再分為IIA、IIB、IIC類(lèi)。 c)溫度分類(lèi): 用電器按其高表面溫度分為T(mén)1~T6組,使相應(yīng)電器的T1~T6溫度不能超過(guò)相應(yīng)溫度組的允許值。 (二)智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)目前和未來(lái)的發(fā)展是主流。 鑒于上述五個(gè)主要因素的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在選擇上基本可以比較理想,但隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展,尤其是計(jì)算機(jī)速度的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在著諸多弊端和不可實(shí)現(xiàn)的功能。 |