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關(guān)于電動(dòng)閥門執(zhí)行器的選型
發(fā)布時(shí)間：2021-07-30 09:56:48 訪問：
電控執(zhí)行器，也叫閥門電動(dòng)裝置（電動(dòng)閥門），它是不同行業(yè)領(lǐng)域的名稱，在工業(yè)管道上閥門行業(yè)叫閥門電動(dòng)裝置，儀表行業(yè)稱其為電動(dòng)執(zhí)行器，但目前業(yè)界還沒有很明確的區(qū)分，本文所涉及的關(guān)于稱謂的問題統(tǒng)一稱為電動(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。電動(dòng)閥門在工業(yè)場合需要具有較高的可靠性和安全性，當(dāng)閥門能保證性能和壽命時(shí)，電動(dòng)閥門的安全可靠依賴于電動(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)種類繁多，不同類型和功能的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在與閥門配套后均可稱為電動(dòng)閥，但在設(shè)計(jì)、選型過程中往往只重視閥門的參數(shù)忽略，或者沒有明確電動(dòng)執(zhí)行器的相關(guān)要求，這樣不僅使電動(dòng)閥門不能發(fā)揮作用，而且在安裝、調(diào)試、使用過程中也會帶來不必要的麻煩，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)簡單的介紹，它將成為當(dāng)前和未來工業(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)閥門類型選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
閥的種類相當(dāng)多，工作原理也不盡相同，一般是通過轉(zhuǎn)動(dòng)閥板角度、提升閥板等方式來實(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)閥門類型選擇電動(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，閥門啟閉過程控制。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)超過一周，即大于360度，通常需要多圈來實(shí)現(xiàn)閥門啟閉過程控制。
這種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可用于閘閥、截止閥等。
3.直走(直線移動(dòng))
電致動(dòng)器輸出軸以直線運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，非轉(zhuǎn)動(dòng)形式。
這類電動(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)的控制方式分為開環(huán)控制和調(diào)節(jié)(閉環(huán)控制)兩種類型。
1.切換類型(開環(huán)控制)
開關(guān)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般實(shí)現(xiàn)對閥門的開關(guān)或全開控制，這種閥門要么是全開狀態(tài)，要么全關(guān)，這種閥門不需要介質(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)一定要做好說明，否則經(jīng)常會發(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)是分開的，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)對閥門的控制，需要外加控制單元來實(shí)現(xiàn)控制，一般是以控制器或控制柜形式來配合。
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，性價(jià)比不理想。
(b)集成式結(jié)構(gòu)(一般稱為整體式)：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)說明。
2.調(diào)節(jié)(閉環(huán)控制)
本實(shí)用新型不僅具有開關(guān)式一體化結(jié)構(gòu)，而且可對閥門進(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)說明。以下對調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型所需參數(shù)作簡要說明。
a)控制信號類型（電流、電壓）
在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號中，通常采用電流信號(4~20mA,0~10mA)或電壓信號(0~5V、1~5V)，在選型時(shí)要明確其控制信號的類型和參數(shù)。
PVC電動(dòng)球閥
b)工作形式(電開式、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式(4~20mA)，電開型是指4mA信號對應(yīng)的是閥關(guān)，20mA對應(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信號對應(yīng)的是閥開，20mA信號是閥開)。一般而言，選型要求明確的工作形式，很多產(chǎn)品出廠后不能進(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)通過現(xiàn)場設(shè)置進(jìn)行修改。
c)失靈保護(hù)。
失速保護(hù)是指當(dāng)控制閥在由于線路等故障而失去控制信號時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行器會將控制閥門啟閉至設(shè)定的保護(hù)值，一般保護(hù)值有全開、全關(guān)、保壓三種情況，出廠后不易修改。該智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)可通過現(xiàn)場設(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)閥門要求的扭力，確定電動(dòng)執(zhí)行器的輸出扭力。
氣門開啟所需的扭轉(zhuǎn)力矩決定了電動(dòng)執(zhí)行器輸出扭力的選擇，通常由用戶提議或閥門制造商自己選配，執(zhí)行器制造商只對執(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、工作壓力等因素決定，但閥門制造商只對閥門的輸出扭力負(fù)責(zé)，閥門（電動(dòng)閥門）正常啟閉所需的扭力由閥門直徑、工作壓力等因素決定，但由于閥門廠家加工精度、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)開跳閘、保險(xiǎn)絲熔斷、熱過載繼電器保護(hù)起跳等故障現(xiàn)象。
隔爆型的電動(dòng)球閥
根據(jù)使用場合選擇外殼防護(hù)等級、防爆等級。
1．外殼防護(hù)等級。
殼體防護(hù)等級是指電動(dòng)執(zhí)行器殼體防水度等級，以字母IP加兩位數(shù)表示，由1~6表示防外物等級(見表1),2位由1~8表示防水等級。
2．防爆等級。
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)的場所時(shí)，必須對電動(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。隔爆級可由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)類別設(shè)備：
II級隔爆型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。
c)溫度分類：
用電器按其高表面溫度分為T1~T6組，使相應(yīng)電器的T1~T6溫度不能超過相應(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。