淺議電動閥門的電動裝置的選型

一、前言
　　
　　電動閥門廣泛應(yīng)用于市政和工礦企業(yè)的給排水系統(tǒng)。電動閥門由電動裝置、閥門本體、連接附件和控制箱等組成。電動閥門的電動裝置是實(shí)現(xiàn)閥門程控、自控和遙控*的驅(qū)動設(shè)備。
　　
　　電動閥門一般是由給排水專業(yè)選型的，給排水專業(yè)技術(shù)人員在工程設(shè)計(jì)時須對閥門的電動裝置提出具體的功能要求，并由專業(yè)制造廠商對電動裝置進(jìn)行選型。然而，在實(shí)際工程中經(jīng)常會發(fā)生在現(xiàn)場安裝時，閥門電動驅(qū)動裝置與控制系統(tǒng)沖突等不匹配的現(xiàn)象。這通常是由于在確定電動裝置的功能需求時有不合理或是不*的地方。
　　
　　二、閥門電動裝置的組成
　　
　　電動裝置一般由下列部分組成：電動機(jī)減速機(jī)構(gòu)，用以降低電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速；行程控制機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)和準(zhǔn)確控制閥門的啟閉位置；轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩（或推力）并使之不超過預(yù)定值；手動、電動切換機(jī)構(gòu)，進(jìn)行手動或電動操作的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)；開度指示器，用以顯示閥門在啟閉過程中所處的位置。其中，行程控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)、手動、電動切換機(jī)構(gòu)及開度指示器等合稱為電動執(zhí)行器。
　　
　　三、電動裝置選型、確定功能要求時所須注意的要點(diǎn)
　　
　　在電動裝置選型、確定功能要求時，需要注意的要點(diǎn)包括確定電動裝置的IP防護(hù)等級、電動裝置的電源電壓、電動裝置的90°運(yùn)行時間和電動執(zhí)行器的形式等。
　　
　　1.確定電動裝置的IP防護(hù)等級
　　
　　在進(jìn)行電動裝置選型時，首先要根據(jù)工作環(huán)境和使用要求確定電動裝置的IP防護(hù)等級。一般給排水系統(tǒng)電動閥門驅(qū)動裝置按照工作環(huán)境的不同可分為室外型、戶內(nèi)型。室外型電動閥門驅(qū)動裝置常用的IP防護(hù)等級是IP54或IP55，戶內(nèi)型電動閥門驅(qū)動裝置常用的IP防護(hù)等級是IP43或IP44。通常，給排水系統(tǒng)的閥門電動驅(qū)動裝置不采用潛水型的。電動裝置的IP防護(hù)等級應(yīng)由給排水專業(yè)技術(shù)人員提出并確定。
　　
　　2.確定電動裝置的電源電壓
　　
　　目前國內(nèi)用戶常用的電源電壓有380V和24V，具體應(yīng)根據(jù)外界所能提供的電源條件確定。
　　
　　3.確定電動裝置的90°運(yùn)行時間
　　
　　所謂電動裝置的90°運(yùn)行時間，也就是電動閥門開到位、關(guān)到位所需的時間，該要求是由閥門和電動裝置的專業(yè)制造廠家所確定的。常規(guī)90°運(yùn)行時間7.5～30s不等，但應(yīng)符合水系統(tǒng)工藝的要求。90°運(yùn)行時間越短，電動裝置電動機(jī)功率越大，電流越高。
　　
　　大功率水泵通常采用閉閥輕載起動，以降低水泵起動的電流。在水泵出水管上裝有止回閥、電動閥等。一般閉閥起動的時間為10～30s，因此，水泵出水管電動閥門的電動裝置的90°運(yùn)行時間應(yīng)與給排水工藝所確定的閉閥起動時間相一致。閥門的啟閉速度若過快，易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。
　　
　　在工礦企業(yè)用水中，通常設(shè)有由安全水箱或水塔供水的事故應(yīng)急供水系統(tǒng)。事故應(yīng)急供水管上也常設(shè)有電動閥門，為確保生產(chǎn)的安全，事故供水管電動閥門要求開啟及時、反應(yīng)靈敏，因此，該閥門電動裝置的90°運(yùn)行時間也應(yīng)盡量縮短。
　　
　　4.確定電動執(zhí)行器的形式
　　
　?。?）電動執(zhí)行器的常見形式
　　
　　1）開關(guān)型（開環(huán)控制）。開關(guān)型電動執(zhí)行器一般實(shí)現(xiàn)對閥門的開關(guān)控制，閥門要么處于全開位置，要么處于全關(guān)位置，此類閥門不需對介質(zhì)流量進(jìn)行控制。開關(guān)型電動執(zhí)行器因結(jié)構(gòu)形式的不同還可分為分體結(jié)構(gòu)和一體化結(jié)構(gòu)。選型時必須對此做出說明，不然經(jīng)常會發(fā)生在現(xiàn)場安裝時與控制系統(tǒng)沖突等不匹配現(xiàn)象。
　　
　　2）調(diào)節(jié)型（閉環(huán)控制）。調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器不僅具有開關(guān)型一體化結(jié)構(gòu)的功能，還能對閥門進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。控制信號包括電流、電壓，調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器控制信號一般有電流信號（4～20mA、0～10mA）或電壓信號（0～5V、1～5V），選型時需明確其控制信號類型及參數(shù)。
　　
　　調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器工作方式一般為電開型（以4～20mA的控制為例，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對應(yīng)的是閥關(guān)）。
　　
　　失信號保護(hù)是指因線路等故障造成控制信號丟失時，電動執(zhí)行器將控制閥門啟閉到設(shè)定的保護(hù)值，常見的保護(hù)值為全開、全關(guān)和保持原位三種情況。
　　
　　開關(guān)型電動執(zhí)行器也有失信號保護(hù)。
　　
　?。?）確定電動執(zhí)行器的形式
　　
　　1）開關(guān)型和調(diào)節(jié)型的確定。在市政和工礦企業(yè)的供水系統(tǒng)中，一般電動閥門的主要功能是打開或關(guān)閉水管路，因此zui常用的應(yīng)是開關(guān)型電動執(zhí)行器。但在工礦企業(yè)工藝設(shè)備的許多中間配管的冷卻水系統(tǒng)中，對于流量、壓力等供水要求的精度非常高，冷卻水流量、壓力的變化對設(shè)備的生產(chǎn)條件產(chǎn)生很大的影響，因此在這種情況下使用的電動閥門應(yīng)配備調(diào)節(jié)型的電動執(zhí)行器。
　　
　　在確定電動執(zhí)行器是采用開關(guān)型還是調(diào)節(jié)型前，首先應(yīng)對所使用電動閥門的具體工況條件加以深入的了解，然后向?qū)I(yè)制造廠家提出合理的功能要求。
　　
　　關(guān)于調(diào)節(jié)型控制型號類型和工作形式的確定，應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)備的具體生產(chǎn)條件和工況確定。
　　
　　2）分體結(jié)構(gòu)和一體化結(jié)構(gòu)形式的確定。分體式結(jié)構(gòu)的電動執(zhí)行器的缺點(diǎn)是不便于系統(tǒng)整體安裝，增加接線及安裝費(fèi)用，且容易出現(xiàn)故障，當(dāng)故障發(fā)生時不便于診斷和維修，性價比不理想。
　　
　　一體化結(jié)構(gòu)的電動執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)是方便系統(tǒng)整體安裝，減少接線及安裝費(fèi)用，容易診斷并排除故障。但傳統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品也有很多不*的地方?，F(xiàn)今，市政和工礦企業(yè)的供水排水系統(tǒng)或循環(huán)水處理系統(tǒng)等的控制均采用PLC及計(jì)算機(jī)程序控制，并具備CRT畫面顯示。水系統(tǒng)的控制通常集中設(shè)置于水系統(tǒng)控制室或電氣室，電氣室內(nèi)設(shè)PLC柜和MCC柜。所有現(xiàn)場電裝設(shè)備現(xiàn)場僅設(shè)操作箱，操作箱與電氣室內(nèi)PLC柜相聯(lián)，然后將信號送至MCC柜，zui終控制現(xiàn)場的設(shè)備。在這種工況條件下，采用分體式結(jié)構(gòu)的電動執(zhí)行器是比較合理的。如果采用一體化結(jié)構(gòu)的電動執(zhí)行器，其自身的功能可能與水系統(tǒng)控制的整體設(shè)計(jì)不能*匹配，反而容易產(chǎn)生故障。另外，分體式結(jié)構(gòu)的電動執(zhí)行器的價格也比一體化結(jié)構(gòu)的電動執(zhí)行器的價格低。
　　
　　對于一些水系統(tǒng)簡單，控制要求不高或是僅要求現(xiàn)場控制的工況，可以考慮采用一體化結(jié)構(gòu)的電動執(zhí)行器。
　　
　　3）關(guān)于失信號保護(hù)的確定。因線路等故障造成控制信號丟失時，閥門究竟應(yīng)該是全開、全關(guān)或保持原位，應(yīng)根據(jù)具體的工藝條件確定，一般情況下，應(yīng)要求閥門保持原位。
　　
　　大功率水泵出水管上的電動閥門，應(yīng)要求故障時閥門保持原位狀態(tài)。因?yàn)樵撾妱娱y門是與水泵聯(lián)鎖控制的，泵開閥開，泵關(guān)閥關(guān)。如果該閥門因故障關(guān)閉，而水泵未能及時關(guān)閉，將對水泵設(shè)備和該電動閥門前管路、閥門等造成水錘損害。
　　
　　對工礦企業(yè)各生產(chǎn)用水點(diǎn)特別是冷卻水用戶處的電動閥門，在電動閥門故障時，也應(yīng)要求其能保持原位狀態(tài)，以免因?yàn)橥蝗粩嗨畬に囋O(shè)備造成損害。
　　
　　5.其他事項(xiàng)
　　
　　閥門電動裝置另有操作力矩、操作推力、輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)、閥桿直徑、輸出轉(zhuǎn)速及電動機(jī)功率等主要參數(shù)。該部分參數(shù)均應(yīng)由專業(yè)制造廠家確定。
　　
　　水系統(tǒng)閥門電動裝置工作的環(huán)境通常為常溫，而一般電動裝置的使用環(huán)境溫度是－20～55℃，所以可不提明確要求。
　　
　　四、結(jié)語
　　
　　電動閥門的電動裝置的選型是否合理，對于實(shí)現(xiàn)電動閥門的功能具有決定性的作用。電動裝置的具體選型固然是由專業(yè)制造廠家進(jìn)行的，但在選型之前，應(yīng)由給排水專業(yè)技術(shù)人員提出合理功能需求。