阀门电动装置的分类与选型

    1 概述
    阀门电动装置（简称电装，下同）是用来驱动阀门开启和关闭的一种专用传动装置，由专用电机、蜗轮蜗杆、行程和力矩检测机构及控制部分等组成。该装置启动力矩大，阀门行程控制准确，广泛应用于石油、化工、水电、冶金、造船、轻工和食品等行业的阀门上。不同行业、不同工况对阀门电装的要求不同。
    2 分类
    我国常用的阀门电装有原装进口的、有引进技术或合资的、有国产的和国外电装厂家在我国设立的独资及组装厂生产的。阀门电装一般按结构类型、工作方式、回转方式和工作环境分类。
    2.1 结构类型
    电装的结构类型可分为一体式和分体式两种。一体式电装是所有控制电装运行的控制器件均安装在电装内部，与电装成一整体。一体式电装又分为普通型和智能型。国内电动装置生产厂家均能生产制造。分体式电装是所有控制电装运行的控制器件均安装在另设的电控柜内。国内生产厂家均能提供分体式电装。进口电装除ROTOCK、AUMA、EMG可提供分体式外，其余只提供一体式电装。
    2.2 工作方式
    电装的工作方式分为开关型和调节型。开关型主要指电装的电机启动次数一般<600次/min。开关型电装只适用于一次性的将阀门开启或关闭。调节型主要指电装的换向较频繁，电机启动次数一般达到1200次/min。调节型电装能接受4~20mA模拟信号和反馈阀位的4~20mA模拟信号，满足闭环控制的需要。
    2.3 回转方式
    电装的回转方式分为多回转型和部分回转型。多回转型主要指电装要旋转多圈，才能打开或关闭阀门。此类型电装与阀门之间要有二级传动机构。部分回转型主要指电装旋转90°就能打开或关闭阀门。此类电装与阀门直接连接。
    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条件、阀门开关力矩、时间（转速）及控制的要求。
    4.1 环境温度
    电装的电机是密闭在电装内部，其散热性能较差，如果电装在超出适应的环境温度范围使用，会直接影响到电装的绝缘性能、输出力矩和使用寿命。因此在高温环境下一定要注意电装所适用的温度范围。
    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，用IP+两位数字表示（表2），第一位数字表征防尘等级，第二位数字表征防水等级。户内一般环境选择IP54或IP55，户外一般环境选择IP55或IP65。如果工况中灰尘较大且灰尘颗粒较小，可能从各个方向对电装有淋水的可能，应选择防护等级较高的IP65或IP67。如果电装可能被水浸没，就应选择防护等级更高的如IP67或IP68。IP68防护等级是指在水下3m处，能浸没72h不进水。

表2 电机防护等级代号的含义

    4.3 控制形式
    控制形式主要是指电装是一体式还是分体式。根据最近几年有些工程对电装的使用情况来看，一般都使用智能一体式。智能电装具有液晶面板显示与设定功能（免开盖调试）、电子位置传感器和力矩传感器、阀位反馈（4~20mA模拟信号）、自动相序校正、瞬时反转保护、堵转保护、数据记录、自动诊断和支持现场总线通讯（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
    电装力矩是重要参数之一，选型前必须先计算出阀门开关过程中所需的最大力矩，再计算所需电装的输出力矩。阀门电装的力矩选择要以电装厂家提供的额定输出力矩为准。在进行阀门的力矩计算及复核时，力矩的余量不要太大。因为电装有力矩保护功能，如果阀门的开关力矩余量太大，所选电装的输出力矩会选的较大，当阀门在开关过程中遇到卡阻，在电装的力矩保护开关还未动作之前，可能会对阀门的薄弱部分造成损坏。
    4.5 转速
    电装的输出转速影响阀门的开关时间。有的工况规定了阀门开关时间，电装的输出转速必须按照要求选择。有的工况对阀门开关时间未作要求，但电装的电机都是短时工作制，其连续运行时间不超过10min，有的不超过15min。因此，即使工况对时间不作要求，阀门开关时间也不得超过电装连续运行的最长时间要求。电装的输出转速与输出转矩有关系，同样电机功率，其输出转速越快，则其输出力矩就越小。因此，在选择电装时，力矩与转速一定要匹配。
    4.6 控制要求
    控制要求是用户监控系统对阀门电装的要求，如电装是调节型还是开关型。一般调节型电装的电机可频繁启动，可达到1200次/h，能接受和反馈4~20mA模拟信号，闭环控制，自动调节阀门的开度，以适应工况的要求。开关型电装仅控制阀门开或关，电机不能频繁启动，电机连续工作时间一般为10min，有的为15min。另外还有其他要求，如需反馈至中控室的阀门状态（全开、全关的接点数量、类型和容量等）及电装的控制方式等。
    5 结语
    为了保证阀门驱动装置的可靠性和耐久性，阀门电装应根据安装位置、使用要求、压力、口径、性价比和防护级别等条件选择。
    参考文献
    1 成大先.机械设计手册，第三版1M2.北京：化学工业出版社，2002.