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，應選擇防護等級較高的IP65或IP67。如果電裝可能被水浸沒，就應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.機械設計手冊，第三版1M2.北京：化學工業(yè)出版社，2002.