電動開關閥力矩設計

電動開關閥力矩設計 電動閥門關閉力矩參數設定的研電動閥力矩設計 開關閥力矩設計 電動閥
     1 之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹電動開關閥力矩設計概述

     電動閥門大量應用在電站、石油化工、鋼鐵冶金、食品加工及水質處理等行業，特別是需要實行自動控制的大型企業中。電動閥門為閥門的遠程遙控創造了條件，也使生產系統的自動化和智能化成為可能。但是，電動閥門（如電動楔式閘閥和截止閥等）在使用中常有電動操作關閉不嚴密的現象，給閥門用戶和操作人員帶來麻煩，也嚴重影響了閥門的使用壽命。閥門電動裝置的力矩設置分類：
通常我們所使用的閥門電動裝置有具備一些常規功能的普通型、有自動化程度很高的智能型；但是無論哪一種都沒有把閥門關緊力的設定放在*來考慮，雖然都有力矩保護設置，但大部分因為其可靠性差，在實際應用中僅能作為后續保護手段，控制方式都是選擇“行程關閉，力矩保護”，即閥門關閉時，以行程信號作為關閉到位的依據，力矩僅作為過載保護，根本無法對閥門關緊力的控制。以下就我們常見的閥門電動裝置中，力矩控制或保護機構設置的方式進行歸納和分析：

電動開關閥力矩設計
一、電流設置式：
該設置方式以電機工作電流為參照值，根據電機電流的大小來判斷電機輸出功率，以確定其輸出扭矩，從而達到控制閥門關閉力的目的，該方式必須在可編程控制狀態下使用，即我們常說的智能化電動裝置，該方式以進口電裝為主：
優點：控制、電機不易過載。
缺點：①反映力矩不真實，電裝機械部分狀態變化而引起電機電流變化時易造成閥門關閉不嚴（或過緊）。
② 該類電裝有些開、關力矩不分開設置，即開、關力矩同值，易造成閥門關緊后打不開。
③ 該類電裝大多價格較高，維修復雜，尤其是進口電裝，售后服務很不到位。

二、蝸桿軸向力取值式：
目前大多數電裝機械部分都采用蝸輪蝸桿減速方式。當電裝開（或關）閥門時，蝸輪反作用于蝸桿而產生的軸向力，反映了電裝輸出的扭矩值。我們在蝸桿一端安裝上蝶簧，當蝸桿壓縮蝶簧時產生的位移量取值可用來控制電裝輸出扭矩，目前國產普通型電裝大多采用該方式：
優點：簡單、力矩值反映相對真實。
缺點：①該力矩取值為機械方式取值，且手段單一，如果機械取值部分磨損或出現故障，則易造成閥門破壞。
②該力矩取值通過常規電氣回路執行時，一旦出現微動開關故障、交流接觸器粘合或接觸器上自保持導致偶而延時或不規則間斷延時等現象時，即會出現閥門關過（或開過），甚至造成閥門破壞。
因此，該力矩控制方式由于故障較多，在使用時僅能作為一種備用保護手段而不被作為閥門開關力矩設定的一種方法來使用。
三、力矩雙取值式：
為確保電動裝置能安全可靠地實現力矩關閉，RNZ（Y）型電動裝置使用了為*級力矩。同時，在*取值點上又設置二級機械綜保裝置，當*力矩值達到某一設定值時，二級綜保裝置繼續位移，以該位移取值來控制機械式斷電開關，該開關是在*級力矩失控狀態下，強行切斷電裝動力電源的，我們稱之為二級綜保力矩。因二級綜保力矩純屬機械式切斷，不存在控制回路或交流接觸器粘合問題。再加上手動緊急脫開按鈕配合檢修，更加地實現了整個電裝的力矩控制功能。
優點：能安全可靠地實現閥門的力矩關閉，任何故障狀態下都能保證閥門及電裝的安全。
缺點：機械加工工藝及結構復雜。
鑒此，我們推出了安全有效地控制閥門關緊力并確保閥門能順利打開的力矩雙取值式——RNZ（Y）型閥門電動裝置，該設計獲得了兩項國家，該產品的推出有效地幫助您治理閥門內漏，延長閥門使用壽命，降低機組補水率，提高設備運行效率。
RNZ（Y）型電動裝置特點、優勢：
安全可靠的雙重力矩保護系統給閥門有一個合適的關緊力提供了必要的條件：RNZ（Y）型高壓閥門電動裝置的核心是提供了一套調節范圍大，調節精度高的*轉矩控制機構，以保證對閥門關緊力的合理設定；同時輔以能直接切斷動力電源的第二轉矩機構（無需通過交流接觸器，這樣可防止控制回路中微動開關故障或交流接觸器吸鐵不釋放而延遲動作或拒動引起的設備破壞）及缺相保護裝置；以達到在保證閥門關嚴的同時又保障閥門及電動裝置本身安全的目的。
強大的開啟力矩在保證閥門關嚴的同時又能順利地電動開啟：RNZ（Y）型高壓閥門電動裝置除了采用轉矩大過載能力強的閥門電機配套外，其開、關轉矩比可達3.5：1，以確保閥門能順利地開啟。

     2 現狀

     楔式閘閥、截止閥以及密封式蝶閥等閥門在關閉時，是依靠在閥門密封面上產生足夠的密封面比壓來保證密封的，而密封面比壓又是依靠閥門的操作力矩實現的，這類閥門為力矩控制型閥門。在生產實踐中，這類電動閥門常出現電動操作關閉后，仍有介質泄漏的現象。為此，需人工操作關緊閥門。如遇意外情況，為了確保閥門關得緊密，通常還需要使用超長的加力桿，用力地關閉閥門。這樣的操作狀況既無法實現閥門的遠程遙控及系統自動化，又增加了操作者的勞動強度并縮短了閥門的使用壽命。因為閥門關閉不嚴密，泄漏介質高速沖刷閥門密封面，必將造成密封面快速損壞。用加力桿強力關閉閥門，無法控制關閉的力矩，也難免損傷閥門密封面。

     3 分析

     閥門電動操作關閉不嚴密，而手動加力能關嚴，這是閥門關閉力矩不足的表現。顯然問題與電動裝置的控制系統有關。

     3.1 控制方式

     目前的閥門電動裝置通常都配備有行程控制與力矩控制兩套系統，它是建立在“以行程為控制，以力矩為保護”的基礎上的，這只適用于行程控制類型的閥門。對于要求行程控制的閥門，正常工作時，以行程來控制閥門的全開和全閉位置。若行程控制失靈，還有過力矩保護可以維持閥門的操作，避免閥門損壞。從而保證了閥門以及生產系統工作的安全。對于力矩控制型閥門，在現有系統中，行程系統是不起保護作用的。若力矩控制失靈或數值發生變化，閥門的操作力矩會在瞬間急速增大，卻沒有其他的保護措施。所以這種控制系統并不完備。

     3.2 力矩調試與設定

     上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥即使有了適用的控制系統，在電動裝置與閥門裝配以后，也還需要對控制參數進行準確的調試與設定。通常，電動裝置在出廠時，額定輸出力矩都已完成校驗。但是，校驗后的力矩只是表明電動裝置的工作能力，并不等同于閥門關閉所需要的力矩。閥門關閉所需要的力矩除了與閥門的規格型號有關外，還與閥門實際工作的介質、壓力和溫度有關，用戶應該重新調整與設定。但是，大多數的閥門用戶（包括很多閥門制造廠家）不具備力矩檢測的手段，無法設定合理的力矩值。而且閥門運行一段時間經過檢修后，電動裝置出廠設定的力矩已經改變，必須重新設定。在缺乏力矩測定手段的情況下，閥門用戶只能按照閥門全開和全關的位置調整閥門的開度指示，并在全開和全關位置設定行程開關動作，確保行程控制能正常工作。然后，在閥門關閉，行程關閉開關動作的基礎上，手動加關閥門，當感覺到關閉力矩增加到一定程度以后，調整力矩開關動作。這樣設置的結果必然是閥門的啟閉仍然只受到行程開關的控制。閥門的關閉力矩得不到保證，所以關閉的嚴密性難以保證。

     3.3 備管理

     在很多企業，閥門與電動裝置分屬兩個部門管理。閥門歸設備部門管理，而電動裝置歸儀表部門管理。電動裝置通常由儀表部門負責調整設定。儀表部門自然側重于控制系統的正常工作，只要行程控制調整好，整機系統的自動控制就能正常工作。至于保證閥門關閉力矩的工作則沒有得到足夠的重視，常常把閥門電動操作關閉后的泄漏現象簡單地視為閥門質量不好。其實電動閥門關閉不嚴密是由多種因素造成的，既有技術上的原因，也有組織管理的原因。只有采取切實可行的方法，逐一地解決了這些問題，才能保證閥門使用性能。
電動裝置里的力矩裝置是用來保護電動裝置的，在閥門開閉時如果行程機構出問題或者沒有設置好行程，都有可能直接把閥門或者電裝頂裂，力矩就是用來保護電裝的，超出力矩就會自動關閉閥門，力矩裝置一般出廠時廠家會設定好，如果不是需要調整，不要亂動。
電動控制閥是一種以電磁閥為向導閥的水力操作式閥門。常用于給排水及工業系統中的自動控制,控制反應準確快速,根據電信號遙控開啟和關閉管道路系統,實現遠程操作

     4 改進

     4.1 控制系統

     首先，應該設計制造適用于力矩控制型閥門的控制系統。并按不同的控制類型對電動裝置進行分類，如分為A、B兩類。其中A類電動裝置適用于靠行程控制關閉的閥門。可使用目前的控制系統設置，以行程作為閥門的操作控制，以力矩作為過力矩保護措施。而B類電動裝置適用于力矩控制型閥門。只設力矩關閉控制，不設行程關閉控制，只能以力矩來控制閥門的關閉。另外選用其他的參數（例如電機的電氣參數或輸出轉矩）作為過力矩保護的設置依據，以完善控制系統。

     如果考慮到閥門對開啟的不同要求，也可采取AA、AB、BA、BB的分類方法。如此分類，不同控制要求的閥門可以選配不同類型的電動裝置，使控制方式單一，調整目標明確，閥門關閉的密封性也就得到了保證。

     4.2 檢測裝置

     為閥門用戶提供輕便可靠的力矩檢測和校驗工具。這種工具應具備輕便靈活可移動的特點，能在閥門安裝地點檢測和校驗閥門，以便于用戶合理地設定閥門關閉的力矩數值和控制閥門的關閉。盡管智能型電動裝置能隨時向用戶提供閥門關閉力矩的數值，也便于調整。但是，這種電動裝置的力矩傳感器也必須定期校驗和標定，否則可能發生數據偏移和指示偏差的情況，仍然難以保證閥門關閉的密封要求。閥門在關閉時對強制關閉力的要求 ，因為閥門在關閉后期的壓差大， 關緊力達不到就會造成泄漏，泄漏的 結果則會導致閥門密封面因介質的沖 刷而受到損傷，如此形成惡性循環： 關不嚴則漏，漏則*性關不嚴、

     5 結語

     為了保證電動閥門操作的可靠性，應加強對閥門調試人員的培訓，使他們能正確掌握各種閥門的合理調試方法。這樣電動閥門在電動操作下的關閉密封性將會得到根本性的改善。只要閥門本身質量良好，閥門的可靠性將會得到提高，也必將受到用戶的歡迎。

     參考文獻

     （1）楊源泉。閥門設計手冊（M）。北京：機械工業出版社，1992。與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求