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閥門電動(dòng)裝置的工作特性和選型

發(fā)布日期:2023-04-18       來源:科威納視界

閥門電動(dòng)裝置(electric actuator)用電力驅(qū)動(dòng)啟閉或調(diào)節(jié)閥門的裝置。

閥門電動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)閥門程控、自控和遙控不可缺少的驅(qū)動(dòng)設(shè)備,其運(yùn)動(dòng)過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來控制。閥門電動(dòng)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(dòng)裝置一般由下列部分組成

專用電動(dòng)機(jī),特點(diǎn)是過載能力強(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)

開度指示器,用以顯示閥門在啟閉過程中所處的位置

Q type Explosion-proof electric actuator.jpg

根據(jù)閥門類型選擇電動(dòng)執(zhí)行器

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)閥門的啟閉過程控制。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。

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

底座曲柄式:是指輸出軸通過曲柄與閥桿連接的形式

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)閥門的啟閉過程控制。

開關(guān)型  (7).jpg

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。

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


電動(dòng)執(zhí)行器的控制模式
開關(guān)型
           (開環(huán)控制)
開關(guān)型電動(dòng)執(zhí)行器一般實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)介質(zhì)流量進(jìn)行精確控制。特別值得一提的是開關(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
一、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
二、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
調(diào)節(jié)型
           (閉環(huán)控制)
調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行器不僅具有開關(guān)型一體化結(jié)構(gòu)的功能,還能對(duì)閥門進(jìn)行精確控制,調(diào)節(jié)介質(zhì)流量
一、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)
二、工作形式(電開型、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型(以4~20mA的控制為例,電開型是指4mA信號(hào)對(duì)應(yīng)的是閥關(guān),20mA對(duì)應(yīng)的是閥開),另一種為電關(guān)型(以4~20mA的控制為例,電開型是指4mA信號(hào)對(duì)應(yīng)的是閥開,20mA 對(duì)應(yīng)的是閥關(guān))
三、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)行器將控制閥門啟閉到設(shè)定的保護(hù)值,常見的保護(hù)值為全開、全關(guān)、保持原位三種情況



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,閥門的電動(dòng)裝置可分為普通型、戶外型、隔爆型、戶外隔爆型等


根據(jù)閥門所需的扭力確定電動(dòng)執(zhí)行器的輸出扭力

閥門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(gè)閥門廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門扭力也有所差別,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,因此電動(dòng)執(zhí)行器必需選擇一個(gè)合理的扭力范圍。


正確選擇閥門電動(dòng)裝置的依據(jù)

操作力矩:

操作力矩是選擇閥門電動(dòng)裝置的最主要參數(shù),電動(dòng)裝置輸出力矩應(yīng)為閥門操作最大力矩的1.2~1.5倍。


操作推力:

閥門電動(dòng)裝置的主機(jī)結(jié)構(gòu)有兩種:一種是不配置推力盤,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。

多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器2.jpg

輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù):

閥門電動(dòng)裝置輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)算(M 為電動(dòng)裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù),H為閥門開啟高度,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,如果電動(dòng)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(dòng)閥門。因此,電動(dòng)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(duì)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(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(dāng)?shù)膯㈤]速度。


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