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閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器選型方法和技巧
[ 2016-02-25 ]
閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器有著重要的作用。電動(dòng)閥門(mén)比氣動(dòng)、液動(dòng)閥門(mén)使用更為普遍，因此在采購(gòu)閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器的時(shí)候，對(duì)閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行合理的選型使電動(dòng)執(zhí)行裝置具有更高的可靠性和安全性。
電動(dòng)執(zhí)行器與閥門(mén)配套后都可以稱之為電動(dòng)閥門(mén)。但是電動(dòng)執(zhí)行器的類(lèi)型和功能很多，在設(shè)計(jì)、選型的過(guò)程中只重視閥門(mén)的參數(shù)，而忽略或沒(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)揮最佳的性能，而且在安裝、調(diào)試、使用的過(guò)程中也會(huì)帶來(lái)不必要的麻煩。
閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器選型要點(diǎn)：
一、根據(jù)閥門(mén)類(lèi)型選擇電動(dòng)執(zhí)行器：閥門(mén)種類(lèi)繁多，各種閥門(mén)的工作原理也不一樣，按照閥門(mén)類(lèi)型概括一下幾種電動(dòng)執(zhí)行器：
1、角行程電動(dòng)執(zhí)行器（轉(zhuǎn)角<360度）；電動(dòng)執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)小于一周，即小于360度，通常為90度就實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉過(guò)程控制。此類(lèi)電動(dòng)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(dòng)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(guò)曲柄與閥桿連接的形式。此類(lèi)電動(dòng)執(zhí)行器適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。
2、多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器(轉(zhuǎn)角>360度)；此類(lèi)電動(dòng)執(zhí)行器適用于閘閥、截止閥等。
3、直行程電動(dòng)執(zhí)行器(直線運(yùn)動(dòng))；此類(lèi)電動(dòng)執(zhí)行器適用于單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥等。
二、根據(jù)閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器的生產(chǎn)工藝控制要求選擇電動(dòng)執(zhí)行器：電動(dòng)執(zhí)行器的控制模式一般分為開(kāi)關(guān)型(開(kāi)環(huán)控制)和調(diào)節(jié)型(閉環(huán)控制)兩大類(lèi)。
1、開(kāi)關(guān)型(開(kāi)環(huán)控制)--開(kāi)關(guān)型電動(dòng)執(zhí)行器一般實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)控制，閥門(mén)要么處于全開(kāi)位置，要么處于全關(guān)位置，此類(lèi)閥門(mén)不需對(duì)介質(zhì)流量進(jìn)行精確控制。特別值得一提的是開(kāi)關(guān)型電動(dòng)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(shí)必需對(duì)此做出說(shuō)明，不然經(jīng)常會(huì)發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)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(dòng)執(zhí)行器分離，電動(dòng)執(zhí)行器不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的控制，必需外加控制單元才能實(shí)現(xiàn)控制，一般外部采用控制器或控制柜形式進(jìn)行配套。此結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是不便于系統(tǒng)整體安裝，液位變送器增加接線及安裝費(fèi)用，且容易出現(xiàn)故障，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)不便于診斷和維修，性價(jià)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(dòng)執(zhí)行器封裝成一體，無(wú)需外配控制單元即可現(xiàn)實(shí)就地操作，遠(yuǎn)程只需輸出相關(guān)控制信息就可對(duì)其進(jìn)行操作。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是方便系統(tǒng)整體安裝，減少接線及安裝費(fèi)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(dòng)執(zhí)行器，關(guān)于智能電動(dòng)執(zhí)行器后面將再做說(shuō)明。
2、調(diào)節(jié)型(閉環(huán)控制)--調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行器不僅具有開(kāi)關(guān)型一體化結(jié)構(gòu)而精確調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。因的功能，它還能對(duì)閥門(mén)進(jìn)行精確控制，從篇幅有限其工作原理在此不作詳細(xì)說(shuō)明。下面就調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行器選型時(shí)需注明的參數(shù)做簡(jiǎn)要說(shuō)明。
-a)控制信號(hào)類(lèi)型(電流、電壓);調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行器控制信號(hào)一般有電流信號(hào)(4～20mA、0～10mA)或電壓信號(hào)(0～5V、１～5V)，選型時(shí)需明確其控制信號(hào)類(lèi)型及參數(shù)。
-b)工作形式(電開(kāi)型、電關(guān)型);調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行器工作方式一般為電開(kāi)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對(duì)應(yīng)的是閥關(guān)).一般情況下選型需明確工作形式，很多產(chǎn)品在出廠后并不能進(jìn)行修改，奧美閥控生產(chǎn)的智能型電動(dòng)執(zhí)行器可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定隨時(shí)修改。
-c)失信號(hào)保;失信號(hào)保護(hù)是指因線路等故障造成控制信號(hào)丟失時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行器將控制閥門(mén)啟閉到設(shè)定的保護(hù)值，常見(jiàn)的保護(hù)值為全開(kāi)、全關(guān)、保持原位三種情況，且出廠后不易修改。奧美閥控生產(chǎn)的智能電動(dòng)執(zhí)行器可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定進(jìn)行靈活修改，并可設(shè)定任意位置(0~100%)為保護(hù)值。
三、根據(jù)閥門(mén)操作力矩選擇閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器：閥門(mén)正常啟閉所需的扭力由閥門(mén)口徑大小、工作壓力等因素決定，但因閥門(mén)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(mén)所需扭力也有所區(qū)別，即使是同個(gè)閥門(mén)廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門(mén)扭力也有所差別，當(dāng)選型時(shí)執(zhí)行器的扭力選擇太小就會(huì)造成無(wú)法正常啟閉閥門(mén)，因此電動(dòng)執(zhí)行器必需選擇一個(gè)合理的扭力范圍。電動(dòng)執(zhí)行器輸出力矩應(yīng)為閥門(mén)操作最大力矩的1.2～1.5倍。
四、根據(jù)電動(dòng)執(zhí)行器確定電氣參數(shù)：因不同執(zhí)行器廠家的電氣參數(shù)有所差別，所以設(shè)計(jì)選型時(shí)一般都需確定其電氣參數(shù)，主要有電機(jī)功率、額定電流、二次控制回路電壓等，往往在這方面的疏忽，結(jié)果控制系統(tǒng)與電動(dòng)執(zhí)行器參數(shù)不匹配造成工作時(shí)空開(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)像。
五、注意事項(xiàng)：
1、操作推力閥門(mén)電動(dòng)裝置的主機(jī)結(jié)構(gòu)有兩種：一種是不配置推力盤(pán)，直接輸出力矩；另一種是配置推力盤(pán)，輸出力矩通過(guò)推力盤(pán)中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。
2、輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)閥門(mén)電動(dòng)裝置輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的多少與閥門(mén)的公稱通徑、閥桿螺距、螺紋頭數(shù)有關(guān)，要按M＝H／ZS計(jì)算（M為電動(dòng)裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，H為閥門(mén)開(kāi)啟高度，S為閥桿傳動(dòng)螺紋螺距，Z為閥桿螺紋頭數(shù)）。
3、閥桿直徑對(duì)多回轉(zhuǎn)類(lèi)明桿閥門(mén)，如果電動(dòng)裝置允許通過(guò)的最大閥桿直徑不能通過(guò)所配閥門(mén)的閥桿，便不能組裝成電動(dòng)閥門(mén)。因此，電動(dòng)裝置空心輸出軸的內(nèi)徑必須大于明桿閥門(mén)的閥桿外徑。對(duì)部分回轉(zhuǎn)閥門(mén)以及多回轉(zhuǎn)閥門(mén)中的暗桿閥門(mén)，雖不用考慮閥桿直徑的通過(guò)問(wèn)題，但在選配時(shí)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。
4、輸出轉(zhuǎn)速閥門(mén)的啟閉速度若過(guò)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(dāng)?shù)膯㈤]速度。
5、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器有其特殊要求，即必須能夠限定轉(zhuǎn)矩或軸向力。通常閥門(mén)電動(dòng)裝置采用限制轉(zhuǎn)矩的連軸器。當(dāng)電動(dòng)裝置規(guī)格確定之后，其控制轉(zhuǎn)矩也就確定了。一般在預(yù)先確定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，電機(jī)不會(huì)超負(fù)荷。但如出現(xiàn)下列情況便可能導(dǎo)致超負(fù)荷：一是電源電壓低，得不到所需的轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；二是錯(cuò)誤地調(diào)定轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)，使其大于停止的轉(zhuǎn)矩，造成連續(xù)產(chǎn)生過(guò)大轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；三是斷續(xù)使用，產(chǎn)生的熱量積蓄，超過(guò)了電機(jī)的允許溫升值；四是因某種原因轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)電路發(fā)生故障，使轉(zhuǎn)矩過(guò)大；五是使用環(huán)境溫度過(guò)高，相對(duì)使電機(jī)熱容量下降。
過(guò)去對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的辦法是使用熔斷器、過(guò)流繼電器、熱繼電器、恒溫器等，但這些辦法各有利弊。對(duì)電動(dòng)裝置這種變負(fù)荷設(shè)備，絕對(duì)可靠的保護(hù)辦法是沒(méi)有的。因此，必須采取各種組合方式，歸納起來(lái)有兩種：一是對(duì)電機(jī)輸入電流的增減進(jìn)行判斷；二是對(duì)電機(jī)本身發(fā)熱情況進(jìn)行判斷。這兩種方式，無(wú)論那種都要考慮電機(jī)熱容量給定的時(shí)間余量。
通常，過(guò)負(fù)荷的基本保護(hù)方法是：
1.對(duì)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或點(diǎn)動(dòng)操作的過(guò)負(fù)荷保護(hù)，采用恒溫器；
2.對(duì)電機(jī)堵轉(zhuǎn)的保護(hù)，采用熱繼電器；
3.對(duì)短路事故，采用熔斷器或過(guò)流繼電器.
閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器是實(shí)現(xiàn)閥門(mén)程控、自控和遙控不可缺少的設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來(lái)控制。正確選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置，對(duì)防止出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象（工作轉(zhuǎn)矩高于控制轉(zhuǎn)矩）至關(guān)重要。
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