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關(guān)于電動(dòng)閥門(mén)執行器的選型
發(fā)布時(shí)間：2021-07-30 09:56:48 訪(fǎng)問(wèn)：
電控執行器，也叫閥門(mén)電動(dòng)裝置（電動(dòng)閥門(mén)），它是不同行業(yè)領(lǐng)域的名稱(chēng)，在工業(yè)管道上閥門(mén)行業(yè)叫閥門(mén)電動(dòng)裝置，儀表行業(yè)稱(chēng)其為電動(dòng)執行器，但目前業(yè)界還沒(méi)有很明確的區分，本文所涉及的關(guān)于稱(chēng)謂的問(wèn)題統一稱(chēng)為電動(dòng)執行器。
閥是工業(yè)管道控制中常用的一種重要設備，隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，電動(dòng)閥門(mén)由于具有易于獲得動(dòng)力源和一般不需要維護的優(yōu)點(diǎn)，比氣動(dòng)、液動(dòng)等各種驅動(dòng)方式的設備更常見(jiàn)。電動(dòng)閥門(mén)在工業(yè)場(chǎng)合需要具有較高的可靠性和安全性，當閥門(mén)能保證性能和壽命時(shí)，電動(dòng)閥門(mén)的安全可靠依賴(lài)于電動(dòng)執行機構，因此電動(dòng)執行機構的性能、控制水平是電動(dòng)閥門(mén)整機技術(shù)水平的綜合表現。因此，除了電動(dòng)執行機構在選擇電動(dòng)執行機構時(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)現最大化。
電控閥
電執行機構種類(lèi)繁多，不同類(lèi)型和功能的電動(dòng)執行機構在與閥門(mén)配套后均可稱(chēng)為電動(dòng)閥，但在設計、選型過(guò)程中往往只重視閥門(mén)的參數忽略，或者沒(méi)有明確電動(dòng)執行器的相關(guān)要求，這樣不僅使電動(dòng)閥門(mén)不能發(fā)揮作用，而且在安裝、調試、使用過(guò)程中也會(huì )帶來(lái)不必要的麻煩，甚至給生產(chǎn)造成嚴重的后果。
本論文將對電動(dòng)執行機構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)執行機構的相關(guān)功能做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，它將成為當前和未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展的主流產(chǎn)品。
(一)電動(dòng)執行機構的選擇考慮要點(diǎn)。
根據閥門(mén)類(lèi)型選擇電動(dòng)執行機構。
閥的種類(lèi)相當多，工作原理也不盡相同，一般是通過(guò)轉動(dòng)閥板角度、提升閥板等方式來(lái)實(shí)現閥板啟閉控制，當與電動(dòng)執行器配套時(shí)，應首先根據閥門(mén)類(lèi)型選擇電動(dòng)執行器。
1.角行程電動(dòng)執行機構(旋轉角度<360度)
電執行機構輸出軸的轉動(dòng)小于一周，小于360度，一般為90度，閥門(mén)啟閉過(guò)程控制。這種電動(dòng)執行機構根據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)執行機構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(guò)曲柄與閥桿相連。
這種電動(dòng)執行器適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。
2.多輪電動(dòng)執行機構(旋轉角度>360度)
電執行機構輸出軸旋轉超過(guò)一周，即大于360度，通常需要多圈來(lái)實(shí)現閥門(mén)啟閉過(guò)程控制。
這種電動(dòng)執行機構可用于閘閥、截止閥等。
3.直走(直線(xiàn)移動(dòng))
電致動(dòng)器輸出軸以直線(xiàn)運動(dòng)方式運動(dòng)，非轉動(dòng)形式。
這類(lèi)電動(dòng)執行器可用于單座、雙座等調節。
根據生產(chǎn)過(guò)程控制要求，確定電動(dòng)執行機構的控制方式。
在一般情況下，電動(dòng)執行機構的控制方式分為開(kāi)環(huán)控制和調節(閉環(huán)控制)兩種類(lèi)型。
1.切換類(lèi)型(開(kāi)環(huán)控制)
開(kāi)關(guān)式電動(dòng)執行機構一般實(shí)現對閥門(mén)的開(kāi)關(guān)或全開(kāi)控制，這種閥門(mén)要么是全開(kāi)狀態(tài)，要么全關(guān)，這種閥門(mén)不需要介質(zhì)的流速控制。
尤其值得注意的是，根據結構形式的不同，開(kāi)關(guān)型電動(dòng)執行機構也可以分為整體式和分體式。選用時(shí)一定要做好說(shuō)明，否則經(jīng)常會(huì )發(fā)生安裝時(shí)與控制系統沖突等不匹配現象。
電動(dòng)法蘭球調節閥。
(a)分體結構(通常稱(chēng)為普通機械執行機構)：控制單元與電動(dòng)執行機構是分開(kāi)的，電動(dòng)執行機構無(wú)法單獨實(shí)現對閥門(mén)的控制，需要外加控制單元來(lái)實(shí)現控制，一般是以控制器或控制柜形式來(lái)配合。
這種結構的缺點(diǎn)是不利于整個(gè)系統的安裝，增加了接線(xiàn)和安裝費用，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?xún)r(jià)比不理想。
(b)集成式結構(一般稱(chēng)為整體式)：控制單元與電動(dòng)執行機構封裝為一體，不需要外部控制單元就可以實(shí)現就地操作，遠程只需輸出相關(guān)的控制信息就可以進(jìn)行操作。
這種結構有利于系統整體安裝，減少線(xiàn)路和安裝費用，便于診斷和排除故障。但是傳統的集成結構產(chǎn)品還有很多不完善之處，因此出現了智能電動(dòng)執行機構，關(guān)于智能電動(dòng)執行機構后面將再做一個(gè)說(shuō)明。
2.調節(閉環(huán)控制)
本實(shí)用新型不僅具有開(kāi)關(guān)式一體化結構，而且可對閥門(mén)進(jìn)行控制，從而調節介質(zhì)的流量。由于空間有限，它的工作原理在此不作詳細說(shuō)明。以下對調節型電動(dòng)執行機構選型所需參數作簡(jiǎn)要說(shuō)明。
a)控制信號類(lèi)型（電流、電壓）
在電動(dòng)執行機構的控制信號中，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(lèi)型和參數。
PVC電動(dòng)球閥
b)工作形式(電開(kāi)式、電關(guān)式)
調整型電動(dòng)執行機構的工作方式一般為電開(kāi)式(4~20mA)，電開(kāi)型是指4mA信號對應的是閥關(guān)，20mA對應的是閥開(kāi))，另一種為電關(guān)型(以4-20mA的控制為例，電開(kāi)型是指4mA信號對應的是閥開(kāi)，20mA信號是閥開(kāi))。一般而言，選型要求明確的工作形式，很多產(chǎn)品出廠(chǎng)后不能進(jìn)行改裝，奧美閥控生產(chǎn)的智能型電動(dòng)執行機構可隨時(shí)通過(guò)現場(chǎng)設置進(jìn)行修改。
c)失靈保護。
失速保護是指當控制閥在由于線(xiàn)路等故障而失去控制信號時(shí)，電動(dòng)執行器會(huì )將控制閥門(mén)啟閉至設定的保護值，一般保護值有全開(kāi)、全關(guān)、保壓三種情況，出廠(chǎng)后不易修改。該智能執行機構可通過(guò)現場(chǎng)設定進(jìn)行靈活調整，并可在任何位置設置(0~98%)作為保護值。
三、根據閥門(mén)要求的扭力，確定電動(dòng)執行器的輸出扭力。
氣門(mén)開(kāi)啟所需的扭轉力矩決定了電動(dòng)執行器輸出扭力的選擇，通常由用戶(hù)提議或閥門(mén)制造商自己選配，執行器制造商只對執行器的輸出扭力負責，閥門(mén)正常啟閉所需的扭力由閥門(mén)口徑、工作壓力等因素決定，但閥門(mén)制造商只對閥門(mén)的輸出扭力負責，閥門(mén)（電動(dòng)閥門(mén)）正常啟閉所需的扭力由閥門(mén)直徑、工作壓力等因素決定，但由于閥門(mén)廠(chǎng)家加工精度、裝配工藝不能正常進(jìn)行，所以電動(dòng)執行器必須選擇合理的扭力范圍。
四、根據選定的電動(dòng)執行機構確定電氣參數。
由于各執行機構的電氣參數存在差異，所以在設計選型時(shí)一般需要確定其電氣參數，主要有電機功率、額定電流、二次控制回路電壓等，在這方面存在疏忽，結果控制系統與電動(dòng)執行器參數不匹配導致工作時(shí)開(kāi)跳閘、保險絲熔斷、熱過(guò)載繼電器保護起跳等故障現象。
隔爆型的電動(dòng)球閥
根據使用場(chǎng)合選擇外殼防護等級、防爆等級。
1．外殼防護等級。
殼體防護等級是指電動(dòng)執行器殼體防水度等級，以字母IP加兩位數表示，由1~6表示防外物等級(見(jiàn)表1),2位由1~8表示防水等級。
2．防爆等級。
當發(fā)生爆炸性氣體、蒸汽、液體、易燃粉塵等造成火災或爆炸危險的場(chǎng)所時(shí)，必須對電動(dòng)執行機構提出防爆要求，根據其使用范圍不同，選用防爆形式和種類(lèi)。隔爆級可由EX型防爆標志和防爆內容表示(參照《用于爆炸環(huán)境的防爆電氣設備》GB3836-2000)。
防爆標志內容包括：防爆型式+設備類(lèi)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(lèi)別設備：
II級隔爆型Exd和本質(zhì)安全型“Exi”電氣設備按其適用于大的試驗安全間隙或小點(diǎn)火電流比，再分為IIA、IIB、IIC類(lèi)。
c)溫度分類(lèi)：
用電器按其高表面溫度分為T(mén)1~T6組，使相應電器的T1~T6溫度不能超過(guò)相應溫度組的允許值。
(二)智能電動(dòng)執行機構目前和未來(lái)的發(fā)展是主流。
鑒于上述五個(gè)主要因素的電動(dòng)執行機構在選擇上基本可以比較理想，但隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，尤其是計算機速度的快速發(fā)展，傳統的電動(dòng)執行機構存在著(zhù)諸多弊端和不可實(shí)現的功能。