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電動(dòng)閥門(mén)工作原理
[ 2015-07-22 ]
閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理
閥門(mén)電動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)閥門(mén)程控、自控和遙控不可缺少的驅(qū)動(dòng)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。由于閥門(mén)電動(dòng)裝置的工作特性和利用率取決于閥門(mén)的種類、裝置工作規(guī)范及閥門(mén)在管線或設(shè)備上的位置。 電動(dòng)裝置一般由下列部分組成：專用電動(dòng)機(jī)，特點(diǎn)是過(guò)載能力強(qiáng)﹑起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大﹑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，短時(shí)﹑斷續(xù)工作。 減速機(jī)構(gòu)，用以減低電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。行程控制機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)和準(zhǔn)確控制閥門(mén)的啟閉位置。轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩（或推力）并使之不超過(guò)預(yù)定值。手動(dòng)﹑電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)，進(jìn)行手動(dòng)或電動(dòng)操作的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)。度指示器，用以顯示閥門(mén)在啟閉過(guò)程中所處的位置。
一、根據(jù)閥門(mén)類型選擇電動(dòng)執(zhí)行器
1、角行程電動(dòng)執(zhí)行器（轉(zhuǎn)角《360度）適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。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。
2、多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器（轉(zhuǎn)角》360度）適用于閘閥、截止閥等。電動(dòng)執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)大于一周，即大于360度，一般需多圈才能實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉過(guò)程控制。 3、直行程（直線運(yùn)動(dòng)）適用于單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥等。電動(dòng)執(zhí)行器輸出軸的運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)式，不是轉(zhuǎn)動(dòng)形式。
二、根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動(dòng)執(zhí)行器的控制模式
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，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。 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)的功能，還能對(duì)閥門(mén)進(jìn)行精確控制，調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。
A）控制信號(hào)類型（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)）。 C）失信號(hào)保護(hù)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。
三、防爆型
根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級(jí)分類的電動(dòng)裝置根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級(jí)要求，閥門(mén)的電動(dòng)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(jī)構(gòu)的扭矩
根據(jù)閥門(mén)所需的扭力確定電動(dòng)執(zhí)行器的輸出扭力閥門(mén)啟閉所需的扭力決定著電動(dòng)執(zhí)行器選擇多大的輸出扭力，一般由使用者提出或閥門(mén)廠家自行選配，做為執(zhí)行器廠家只對(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。
五、正確選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置的依據(jù)
操作力矩：操作力矩是選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置的最主要參數(shù)，電動(dòng)裝置輸出力矩應(yīng)為閥門(mén)操作最大力矩的1.2～1.5倍。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。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)）。閥桿直徑：對(duì)多回轉(zhuǎn)類明桿閥門(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。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。
閥門(mén)電動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)閥門(mén)程控、自控和遙控不可缺少的驅(qū)動(dòng)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。由于閥門(mén)電動(dòng)裝置的工作特性和利用率取決于閥門(mén)的種類、裝置工作規(guī)范及閥門(mén)在管線或設(shè)備上的位置。 電動(dòng)裝置一般由下列部分組成：專用電動(dòng)機(jī)，特點(diǎn)是過(guò)載能力強(qiáng)﹑起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大﹑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，短時(shí)﹑斷續(xù)工作。 減速機(jī)構(gòu)，用以減低電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。行程控制機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)和準(zhǔn)確控制閥門(mén)的啟閉位置。轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩（或推力）并使之不超過(guò)預(yù)定值。手動(dòng)﹑電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)，進(jìn)行手動(dòng)或電動(dòng)操作的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)。度指示器，用以顯示閥門(mén)在啟閉過(guò)程中所處的位置。
一、根據(jù)閥門(mén)類型選擇電動(dòng)執(zhí)行器
1、角行程電動(dòng)執(zhí)行器（轉(zhuǎn)角《360度）適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。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。
2、多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器（轉(zhuǎn)角》360度）適用于閘閥、截止閥等。電動(dòng)執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)大于一周，即大于360度，一般需多圈才能實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉過(guò)程控制。 3、直行程（直線運(yùn)動(dòng)）適用于單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥等。電動(dòng)執(zhí)行器輸出軸的運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)式，不是轉(zhuǎn)動(dòng)形式。
二、根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動(dòng)執(zhí)行器的控制模式
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，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。 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)的功能，還能對(duì)閥門(mén)進(jìn)行精確控制，調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。
A）控制信號(hào)類型（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)）。 C）失信號(hào)保護(hù)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。
三、防爆型
根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級(jí)分類的電動(dòng)裝置根據(jù)使用環(huán)境和防爆等級(jí)要求，閥門(mén)的電動(dòng)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(jī)構(gòu)的扭矩
根據(jù)閥門(mén)所需的扭力確定電動(dòng)執(zhí)行器的輸出扭力閥門(mén)啟閉所需的扭力決定著電動(dòng)執(zhí)行器選擇多大的輸出扭力，一般由使用者提出或閥門(mén)廠家自行選配，做為執(zhí)行器廠家只對(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。
五、正確選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置的依據(jù)
操作力矩：操作力矩是選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置的最主要參數(shù)，電動(dòng)裝置輸出力矩應(yīng)為閥門(mén)操作最大力矩的1.2～1.5倍。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。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)）。閥桿直徑：對(duì)多回轉(zhuǎn)類明桿閥門(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。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。
本文標(biāo)題：電動(dòng)閥門(mén)工作原理
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