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介紹在選擇閥門電動裝置是必須注意的方面

2015-09-18 11:08:07| 發布者: 廣州富山閥門有限公司| 查看: 1259

閥門電動裝置(以下均稱“電動裝置”)的基本功能是完成截斷類閥門的驅動與控制,如:閘閥、截止閥、球閥、蝶閥等閥門的啟閉。
    閥門與電動裝置通過選配組合成為電動閥門,廣泛地應用于各工業領域的管道系統。作為管道系統控制單元,電動裝置與閥門的正確匹配及其合理使用是電動閥門產品設計性能的保證。
    據掌握的情況,目前無論國內還是國外,閥門與電動裝置分別由不同廠家制造,而兩種產品的組合(亦稱“成套”)多由閥門制造廠完成,一定意義上電動裝置屬于閥門的配套產品?;謖庵智榭?,根據閥門的型式和技術參數(諸如結構、壓力、口徑、溫度、閥桿與連接尺寸、啟閉時間、環境條件等等)對電動裝置進行選型是必需的程序。另外,電動閥門在調試和使用中的一些問題又多體現在電動裝置上,它說明電動閥門具有不同于其它通用設備的特殊性。      
    1 電動閥門技術參數的確定及制造過程
    電動閥門的技術參數取決于管道系統的技術要求。
    圖1給出了電動閥門從技術參數的確定到完成制造交付使用的一般程序。


圖1


    由圖1可見,首先是(1)電動閥門用戶委托設計院所完成管道系統設計(其中包括電動閥門技術要求);(2)設計院所將設計數據與相關說明反饋電動閥門用戶;(3)電動閥門用戶依據技術要求向閥門制造商招標采購電動閥門;(4)閥門制造商按技術要求進行電動裝置選型并向電動裝置制造商采購電動裝置;(5)電動裝置產品交付閥門制造商;(6)電動閥門在閥門制造商工廠進行成套試驗后交付用戶(由安裝公司實施安裝)。
    實踐證明,在上述環節中有幾處容易出現問題并影響電動閥門的性能。     
    a)閥門制造商是否能完全理解技術要求(主要是電控要求)并將其清晰地傳達給電動裝置制造商,它屬于選型問題之一,涉及到電動閥門的功能問題。
    b)電動裝置制造商是否提供合適的電動裝置(主要是產品的動力參數)與電動閥門組合程序是否合理,它屬于成套問題。
    c)電動閥門的安裝程序是否合理,它屬于使用問題之一。
    這些問題從不同方面說明了電動裝置的特殊性。
    2 電動裝置選用涉及的內容
    一般情況,電動裝置的選型涉及以下方面:型式、動力參數、連接型式與尺寸、控制功能、防護性能等。
    2.1 型式選擇
    由于被驅動控制的閥門工作時其閥瓣運動形式不同,所以電動裝置分為“多回轉型”和“部分回轉型”。
    多回轉電動裝置—輸出軸向閥門傳遞動力時,其單方向行程(閥門全開—全關,或全關—全開)至少旋轉一圈。這種電動裝置又可分為轉矩型和轉矩推力型,轉矩型工作時其輸出軸只向閥門傳遞轉矩,而轉矩推力型的輸出軸不僅傳遞轉矩還要承受閥桿的軸向推力。
    多回轉電動裝置用于驅動控制閘閥、截止閥類即閥瓣工作時直線運動且閥桿多圈回轉的閥門。圖2所示為電動閘閥,圖3所示為電動截止閥。


圖2 電動閘閥


圖3 電動截止閥


    部分回轉電動裝置—輸出軸向閥門傳遞驅動力時,其單向行程旋轉少于一圈(通常為90°)。部分回轉電動裝置一般只向閥門傳遞轉矩而不承受閥桿的推力。
    部分回轉電動裝置用于驅動控制球閥、蝶閥、旋塞閥等閥瓣工作時部分回轉的閥門。圖4所示為電動球閥,圖5所示為電動蝶閥。


圖4 電動球閥


圖5 電動蝶閥


    因此,當閥門為閘閥、截止閥類時應選擇多回轉電動裝置,當閥門為球閥、蝶閥類時應選擇部分回轉電動裝置。
    2.2 動力參數選擇
    本項選擇的標準是所選電動裝置能否保證被驅動閥門啟閉動作的可靠。如果電動裝置的輸出轉矩超過閥門所需轉矩值較大,它不僅造成浪費,更主要是一旦控制失效會損壞閥門引起嚴重后果。反之,如果輸出轉矩小于閥門所需轉矩,則造成閥門啟閉困難。
    動力參數的選擇還包括輸出轉速,因為電動裝置輸出轉矩一定,轉速的變化帶來電動機功率的變化。輸出轉速不同使閥門的啟閉時間不同。
    JB/T8528-1997普通型閥門電動裝置技術條件,對產品的動力參數規定:
    公稱轉矩(Mr)—電動裝置設計的給定值,是產品允許承受的最大轉矩。
    公稱推力(Tr)—電動裝置輸出軸線方向允許承受的最大推力,它是產品設計的給定值。
    起動轉矩(Mst)—不包括傳動系統的錘擊效應和運動間隙,輸出軸被鎖定且行程與轉矩控制機構均不起作用時起動電動裝置得到的輸出轉矩值。
    最大轉矩(Mmax)—不包括傳動系統的錘擊效應和運動間隙,在行程與轉矩控制機構均不起作用時電動裝置運行中逐漸加載直至停止轉動得到的輸出轉矩值。
    實際試驗中,Mst和Mmax基本相同,但前者為靜態下的轉矩值而后者為動態下的轉矩值,體現在閥門專用電機上的狀態則是“堵轉”。
    控制轉矩(Mc)—在開、關兩個方向轉矩控制機構所能調整的轉矩范圍值,因而它又分為“最大控制轉矩(Mcmax)”和“最小控制轉矩(Mcmin)”。
    銘牌轉矩(Mn)—用戶要求即閥門所需的轉矩值。
    在上述參數中,Mcmax≥Mn,產品出廠時設定:Mcmax=(1.0-1.3)Mn,標準規定要保證Mcmin≤0.5Mcmax。標準亦規定了Mst/Mn=1.3-1.8。在實際應用中允許出現Mn=Mr的情況。電動裝置轉矩值的單位是N·m。
    選用電動裝置時應注意樣本中各機座給出的轉矩是Mr,所選的轉矩值即Mn應小于或等于它。當Mn確定后就可計算出Mst或Mmax的范圍,也就是電動裝置可能出現的堵轉范圍,保證使用安全。
    關于輸出轉速,電動裝置樣本中一般給出標準轉速規格,但用戶也可根據管道工藝需要提出要求。建議盡量選擇標準規格和相對低的轉速,這樣不僅電動機的功率較小,同時可降低某些閥門入座時的沖擊。
    2.3 連接型式與尺寸
    連接型式與尺寸是指電動裝置與閥門的連接部位結構,這點對閥門制造商是重要的,錯誤的連接結構無法使閥門和電動裝置連接。對于電動閥門的用戶,了解本項內容有助于電動裝置備品備件的選擇。
    由于歷史原因,目前我國電動裝置與閥門的連接型式還不完全統一,這在選型中應給予注意。多回轉電動裝置的連接型式主要是以下幾種:
    (1)符合GB/T12222-2005多回轉閥門驅動裝置的連接,該標準規定了扭矩推力型和扭矩型電動裝置的法蘭和輸出軸的連接型式。其法蘭代號按公稱轉矩和推力區分從F07-F40。
    (2)根據GB/T12222-2005標準法蘭設計的牙嵌式輸出軸、花鍵孔或單鍵孔輸出軸等連接型式,原理是扭矩型。
    (3)JB2920-1981閥門電動裝置型式、基本參數和連接尺寸中“Z型”連接型式。該標準規定了扭矩型牙嵌輸出軸和法蘭尺寸。
    (4)傳統方形法蘭牙嵌輸出軸扭矩型連接型式和尺寸。
    部分回轉電動裝置的連接型式主要是以下幾種:
    (1)GB/T12223-2005部分回轉閥門驅動裝置的連接,該標準規定了不同輸出扭矩所對應的法蘭尺寸和輸出軸連接型式,法蘭代號F03-F60。
    (2)JB2920-81中“Q型”的連接型式和尺寸。
    (3)以對夾蝶閥為主的“吋制”連接尺寸。
    (4)非標連接型式,如LimitorqueHBC蝸輪減速器的連接尺寸。
    選型應注意的問題:
    (1)所選多回轉電動裝置的法蘭與輸出軸型式、尺寸是否與被驅動閥門法蘭、閥桿、閥桿螺母牙嵌統一,輸出軸內孔尺寸是否能通過明桿閥門的閥桿。
    (2)所選多回轉電動裝置為扭矩推力型時,應在電動閥門成套前取出位于輸出軸內或推力座內的閥桿螺母按閥桿螺紋配作加工其內螺紋。
    (3)所選部分回轉電動裝置的法蘭是否與被驅動閥門法蘭型式與尺寸統一,其輸出軸的最大內徑與深度是否滿足閥桿尺寸要求。
    (4)一般情況在部分回轉電動裝置訂貨時應提出閥桿尺寸與配合公差、閥桿連接平鍵還是花鍵、單鍵還是對鍵或90°分布、鍵與閥門終端位置的關系等。
    2.4 關于電動裝置控制功能
    電動裝置涉及控制功能的機構有以下部分,即:行程控制機構、位置指示機構、轉矩控制機構。這些機構有的要在產品出廠前進行設定,有的需要在電動閥門成套時進行調試。根據需要提供的電器附件也會不同程度增加產品的功能,因而電動裝置的控制功能的“簡單”或“齊全”主要體現在它的相關電氣配套件上。在了解電動裝置的控制功能前也需清楚“傳統控制”與“智能控制”型式的主要不同點。
    所謂“傳統控制”型式是指完全依據JB/T8528-1997標準,電動裝置內置的行程與轉矩機構為電觸點控制,位置指示用可變電阻實現連續電流信號輸出,驅動電動機為單一轉速。“智能控制”型式是指在依據JB/T8528-1997標準有關規定的基礎上,電動裝置內置傳感器、微處理器、信號轉換放大??櫚仁迪只竟δ蕓刂?,同時還具備故障自診斷、運行數據記錄、人機對話和現場組態等功能。在具體應用上,“傳統控制”產品需要打開箱罩進行調試,而“智能控制”是以非侵入式磁開關或??仄鶻脅飛瓚ɑ虻魘?。
    實踐應用證明,“智能控制”型的電氣控制功能齊全,它是我國近十年來適應各工業領域控制技術快速發展的電動裝置產品,使用方便,具有很大優勢。但較大轉矩規格受到限制,一些相對惡劣的工作環境還不能完全適應。“傳統控制”型產品選用得當,可獲得較好的性價比,在惡劣工作環境中使用有較高的可靠性。選用何種型式的產品要根據電動閥門的重要性、控制要求、工作環境等具體分析確定。
    以下為“傳統控制”型電動裝置控制功能選型應注意的問題:
    (1)除閥門終端位置行程控制觸點外(標準配置一般為開關方向各一個???、一個常閉觸點)是否還需要終端行程無源觸點。如果需要應提出觸點數和狀態。
    (2)是否需要閥門在行程中某一位置的無源觸點,如果需要應提出觸點數和狀態。
    (3)除轉矩開關控制觸點外(標準配置一般為開關方向各一個???、一個常閉觸點)是否需要無源觸點,需要應提出觸點數。
    (4)應提供被控閥門全行程轉圈數,以便配置電動裝置位置指示機構速比,同時說明是否需要閥門位置電流變送器(VOT)以提供標準的閥位反饋信號(常用4mA-20mA)。
    (5)是否需要整體型控制,即控制組件與主機一體(有時也稱一體化控制)。
    (6)當電動裝置為整體型時,還應說明是否需要鑒相、斷相、自動換相等功能,因為這些功能通常不是標配。
    (7)當電動裝置需要調節功能時,應注意被控閥門的調節頻率以確定電動機的制式或判斷閥門專用電動機能否適用。
    (8)是否需要加裝數字通訊接口,如現場總線等功能。
    值得提出的是,閥門電動裝置與符合JB/T8219-1999工業過程測量和控制系統用電動執行機構,具有完備調節功能的“電動執行機構”有本質上的差異,盡管實際應用中兩者的技術出現相互交叉的現象。所以,要在充分了解JB/T8528和JB/T8219的基礎上明確兩種產品的不同之處,以保證選用正確。
    對于“智能控制”型電動裝置除數字通訊接口、調節功能外,上述其它功能多為標準配置。
    2.5 關于防護性能
    電動裝置的防護問題主要涉及以下方面,在產品的選用中應充分注意:
    (1)關于戶外防護等級:國內電動裝置的戶外防護等級IP65基本是標準配置,有的廠家已將IP67作為中小規格產品標配,必需時也能達到用戶對IP68防護的要求。不過,較大規格電動裝置實現IP68防護比較困難。建議在了解使用工況的前提下合理選擇產品防護等級,因為過高防護等級會增加電動閥門整體成本。
    (2)是否需要防爆功能和需要的防爆等級:在爆炸性氣體環境中使用的電動閥門需要電動裝置具備防爆功能。由于電動裝置的防爆型式均為隔爆結構,所以依據的標準是GB3836.1-2000爆炸性氣體環境用電氣設備第1部分:通用要求和GB3836.2-2000爆炸性氣體環境用電氣設備第2部分:隔爆型d”。由以上標準和使用的環境可知所需的產品防爆等級。目前,國內防爆電動裝置的防爆等級多為ExdⅡBT4,有的可達到ExdⅡCT4或ExdⅡCT6。對于較大規格電動裝置滿足ⅡC防爆要求是比較困難的,選用中應給予注意。
    (3)電動閥門應用在沿?;虺筆蚧蚴褂迷諢て笠?,環境中含有不同程度的腐蝕性氣體,這種工況對電動裝置應有防腐要求。產品選型時應具體提出,以便電動裝置生產廠家作相應的處理,如:產品涂漆工藝、外露金屬零件的材料等。
    除上述外,產品在實際選用中還會遇到一些特殊的防護要求,如環境溫度超出標準范圍(-20℃-60℃)。它需要電動裝置產品的鑄件材料、非金屬件材料、潤滑油脂、電氣組件、導線等都要有相應的變化,以適應工況要求。
    3 電動裝置的使用
    電動裝置能否做到正常使用涉及三個步驟:一是與閥門的成套;二是電動閥門的現場安裝調試;三是日常維護。
    3.1 與閥門的成套
    與被控閥門連接成套之前應檢查相關內容,然后完成與閥門的連接調試:
    (1)產品的手輪、切換手柄、接線箱、現場按鈕等相對薄弱部位不應有損壞,防爆產品更應檢查其控制箱罩、透明件等處不應有損壞。
    (2)電控原理圖和接線圖是否與設計要求相同。
    (3)產品的防護、防爆等級是否與合同要求統一。
    (4)隨機文件是否齊全,產品的型號規格和銘牌轉矩是否與合同要求統一。
    (5)輸出軸、法蘭型式和尺寸是否與閥門連接部位對應。
    (6)確認產品的扭矩推力型或扭矩型,并確認是否適用成套閥門。
    (7)與閥門的合理可靠連接(本項可詳細閱讀隨機文件)。
    (8)電動閥門終端行程位置精確調試與其它電氣控制功能的測試。
    (9)電動閥門帶壓檢測,應保證閥門的密封性能并應保證閥門在使用壓力下可靠開啟或關閉,不能產生過載現象(過載體現在電動裝置轉矩開關動作)。
    (10)電動閥門出廠前應將電動裝置控制箱罩和接線箱罩緊固牢靠,保證整機密封。
    3.2 電動閥門現場安裝調試
    (1)有些閥門主體相對電動裝置較重,起吊電動閥門時應注意其受力點不要選擇在電動裝置上,保證安全。
    (2)打開接線箱罩、控制箱罩時其密封件和緊固螺釘不應丟失(注意:陰雨天氣的戶外不允許此項操作)。
    (3)電纜進線部位應密封可靠以保證產品的戶外性能,防爆產品更應按隨機文件要求處理好電纜進線部位的壓緊與密封,保證產品的防爆性能。     
    (4)按產品端子接線對照表將電纜芯線可靠地接到端子板上,接線應牢固不允許裸露。電動裝置內外接地必須可靠。
    (5)無論電動裝置的控制型式、功能如何,均應在通電試驗前手動操作閥門的閥瓣離開終端位置一段行程,然后通電檢查電源相序是否正確(控制方向與閥門實際運行方向一致),以免造成控制錯誤損壞閥門。
    (6)電控操作閥門開關一個行程,檢查電動閥門性能,同時檢查控制功能。必要時應進行現場調試。
    (7)確定電動閥門性能滿足設計要求后將控制箱罩、接線箱罩及密封件裝好,保證產品的戶外性能。防爆產品的上述殼體件更應緊固可靠,保證防爆性能。
    3.3 電動裝置的使用
    (1)產品上的現場開關、指示窗玻璃、手/電動切換手柄、手輪等不允許撞擊。
    (2)長期處于閥門某終端位置的電動裝置應在工藝允許的前提下建立定期啟動檢查的制度,保證電動閥門需要動作時工作可靠。
    (3)電動裝置的轉矩控制機構不允許任意調整。
    (4)手動操作電動閥門時不允許在電動裝置手輪處加力臂,因為手動操作沒有?;?,極易造成電動閥門損壞。
    (5)電動裝置減速器中的潤滑脂一般不需要更換,但要定期檢查,發現油脂變質或減少應更換或灌注,潤滑脂的性能應與使用的相同。
    (6)電動裝置自閥門取下維修后應重新標定動力參數,裝到閥門上應重新調整或設定行程控制與位置指示機構。
    (7)防爆零件損壞應向產品生產廠家索取,合格零件未裝上之前產品不具備防爆功能,不允許進行電動操作。
    (8)妥善保管隨機文件和產品銘牌,以便在產品維修或更換時提供參考。

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