阀门电动装置的分类和选择

   1 概述
   阀门电气装置(以下简称电气装置，下同)是由专用电机、蜗轮蜗杆、行程和扭矩检测机构和控制部件组成的驱动阀门开关的专用传动装置。该装置启动扭矩大，阀门行程控制准确，广泛应用于石油、化工、水电、冶金、造船、轻工、食品等行业的阀门。不同的行业和工况对阀门电气装置有不同的要求。
   2 分类
   中国常用的阀门电气设备由中国进口、引进技术或合资企业、国内外电气设备制造商设立的独资和装配厂生产。阀门电气设备一般按结构类型、工作模式、旋转模式和工作环境进行分类。
   2.1 结构类型
   电气装置的结构类型可分为一体式和分体式。集成电气装置是指所有控制电气装置运行的控制装置都安装在电气装置内，与电气装置集成。集成电气装置分为普通型和智能型。国内电气设备制造商可以生产和制造。分体式电气装置是指所有控制电气装置运行的控制装置都安装在另一个电气控制柜中。国内制造商可以提供分体式电气装置。进口电气装置除外ROTOCK、AUMA、EMG除分体式外，其余只提供一体式电装。
   2.2 工作方式
   电气装置的工作模式分为开关型和调节型。开关型主要是指电气装置的电机启动次数<600次/min。开关电装只适用于一次性打开或关闭阀门。调节型主要是指电装换向频繁，电机启动次数一般达到1200次/min。调节电装能接受4~20mA模拟信号和反馈阀位4~20mA模拟信号，满足闭环控制的需要。
   2.3 回转方式
   电气装置的旋转模式分为多回转和部分回转。多回转主要是指电气装置在打开或关闭阀门之前旋转多圈。这类电气装置和阀门之间应有二次传动机构。部分转换主要是指电气装置旋转90°阀门可以打开或关闭。这种电气装置直接与阀门连接。
   2.4 工作环境
   电装的工作环境分为隔爆型和普通型。隔爆型是指在易燃易爆的环境中，要求电装具有防爆功能。普通型是指除易燃易爆环境以外的任何环境中。
   3 性能特点
   国内外部分电装的性能特点见表1。

表1 部分电装的性能特点

   4 选型
   所选电装必须满足工况、阀门开关扭矩、时间(速度)和控制要求。
   4.1 环境温度
   电气装置的电机关闭在电气装置内，散热性能差。如果电气装置超过适应的环境温度范围，将直接影响电气装置的绝缘性能、输出扭矩和使用寿命。因此，在高温环境下，必须注意电气装置的适用温度范围。
   4.2 防护等级
   电装的防护等级是衡量其防护灰尘和水的程度IP 两位数表示(表2)，第一位数表示防尘等级，第二位数表示防水等级。室内一般环境选择IP54或IP55选择户外一般环境IP55或IP65.如果工况下灰尘较大，粉尘颗粒较小，可能会从各个方向淋水，应选择保护等级较高的IP65或IP67.如果电气装置可能被水浸泡，应选择更高的保护等级IP67或IP68。IP68防护等级是指水下3m处，能浸没72h不进水。

表2 电机防护等级代码的含义

   4.3 控制形式
   控制形式主要是指电气装置是集成的还是分裂的。根据近年来一些工程对电气设备的使用，一般采用智能集成。智能电气设备具有液晶面板显示设置功能（无盖调试）、电子位置传感器、扭矩传感器、阀位反馈（4）~20mA模拟信号)、自动相序校正、瞬时反转保护、封锁保护、数据记录、自动诊断和支持现场总线通信(可选)等功能。
   不同工况对电装的控制形式要求也不一样。从价格方面考虑，在常规工况或对电装要求不高的场合，一般不选用智能一体式电装。在高温或高寒工况，因一体式电装内部的控制电路板的性能受温度的影响较大，一般也不选用智能一体式。
   4.4 力矩
   电动装置扭矩是重要参数之一。在选择之前，必须计算阀门开关过程中所需的最大扭矩，然后计算所需电动装置的输出扭矩。阀门电气装置的扭矩选择以电气装置制造商提供的额定输出扭矩为准。在计算和审查阀门的扭矩时，扭矩的余量不应过大。由于电气装置具有扭矩保护功能，如果阀门的开关扭矩余量过大，则选择的电气装置的输出扭矩较大。当阀门在开关过程中遇到堵塞时，在电气装置的扭矩保护开关移动之前，可能会损坏阀门的部分。
   4.5 转速
   电气装置的输出速度影响阀门的开关时间。部分工作条件规定了阀门开关时间，必须根据要求选择电气装置的输出速度。部分工作条件不要求阀门开关时间，但电气装置电机工作时间短，连续运行时间不超过10min，有的不超过15min。因此，即使工作条件不需要时间，阀门开关时间也不得超过电气装置连续运行的最长时间要求。电气装置的输出速度与输出扭矩有关机功率相同，输出速度越快，输出扭矩越小。因此，在选择电气装置时，扭矩必须与速度相匹配。
   4.6 控制要求
   控制要求是用户监控系统对阀门电气装置的要求，如电气装置是调节型还是开关型。一般来说，调节电气装置的电机可以频繁启动1200次/次h，可接受和反馈4~20mA模拟信号，闭环控制，自动调整阀门的开度，以满足工作条件的要求。开关电气装置仅控制阀门开关，电机不能频繁启动，电机连续工作时间一般为10min，有的为15min。此外，还有其他要求，如阀门状态(全开、全关接点数量、类型、容量等)。)以及电气装置的控制模式。
   5 结语
   为保证阀门驱动装置的可靠性和耐久性，应根据安装位置、使用要求、压力、口径、性价比和保护等级进行选择。
   参考文献
   1 成大先.机械设计手册，第三版1M2.北京：2002年化工出版社.