淺議電動閥門的電動裝置的選型

一、前言
　　
　　電動閥門廣泛應用于市政和工礦企業(yè)的給排水系統。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現閥門程控、自控和遙控*的驅動設備。
　　
　　電動閥門一般是由給排水專業(yè)選型的，給排水專業(yè)技術人員在工程設計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行選型。然而，在實際工程中經常會發(fā)生在現場安裝時，閥門電動驅動裝置與控制系統沖突等不匹配的現象。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：電動機減速機構，用以降低電動機的輸出轉速；行程控制機構，用以調節(jié)和準確控制閥門的啟閉位置；轉矩限制機構，用以調節(jié)轉矩（或推力）并使之不超過預定值；手動、電動切換機構，進行手動或電動操作的聯鎖機構；開度指示器，用以顯示閥門在啟閉過程中所處的位置。其中，行程控制機構、轉矩限制機構、手動、電動切換機構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
　　
　　在電動裝置選型、確定功能要求時，需要注意的要點包括確定電動裝置的IP防護等級、電動裝置的電源電壓、電動裝置的90°運行時間和電動執(zhí)行器的形式等。
　　
　　1.確定電動裝置的IP防護等級
　　
　　在進行電動裝置選型時，首先要根據工作環(huán)境和使用要求確定電動裝置的IP防護等級。一般給排水系統電動閥門驅動裝置按照工作環(huán)境的不同可分為室外型、戶內型。室外型電動閥門驅動裝置常用的IP防護等級是IP54或IP55，戶內型電動閥門驅動裝置常用的IP防護等級是IP43或IP44。通常，給排水系統的閥門電動驅動裝置不采用潛水型的。電動裝置的IP防護等級應由給排水專業(yè)技術人員提出并確定。
　　
　　2.確定電動裝置的電源電壓
　　
　　目前國內用戶常用的電源電壓有380V和24V，具體應根據外界所能提供的電源條件確定。
　　
　　3.確定電動裝置的90°運行時間
　　
　　所謂電動裝置的90°運行時間，也就是電動閥門開到位、關到位所需的時間，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°運行時間7.5～30s不等，但應符合水系統工藝的要求。90°運行時間越短，電動裝置電動機功率越大，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°運行時間應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，易產生水擊現象。
　　
　　在工礦企業(yè)用水中，通常設有由安全水箱或水塔供水的事故應急供水系統。事故應急供水管上也常設有電動閥門，為確保生產的安全，事故供水管電動閥門要求開啟及時、反應靈敏，因此，該閥門電動裝置的90°運行時間也應盡量縮短。
　　
　　4.確定電動執(zhí)行器的形式
　　
　　（1）電動執(zhí)行器的常見形式
　　
　　1）開關型（開環(huán)控制）。開關型電動執(zhí)行器一般實現對閥門的開關控制，閥門要么處于全開位置，要么處于全關位置，此類閥門不需對介質流量進行控制。開關型電動執(zhí)行器因結構形式的不同還可分為分體結構和一體化結構。選型時必須對此做出說明，不然經常會發(fā)生在現場安裝時與控制系統沖突等不匹配現象。
　　
　　2）調節(jié)型（閉環(huán)控制）。調節(jié)型電動執(zhí)行器不僅具有開關型一體化結構的功能，還能對閥門進行控制，調節(jié)介質流量。控制信號包括電流、電壓，調節(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。
　　
　　調節(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信號對應的是閥關，20mA對應的是閥開），另一種為電關型（以4～20mA的控制為例，電開型是指4mA信號對應的是閥開，20mA對應的是閥關）。
　　
　　失信號保護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定的保護值，常見的保護值為全開、全關和保持原位三種情況。
　　
　　開關型電動執(zhí)行器也有失信號保護。
　　
　?。?）確定電動執(zhí)行器的形式
　　
　　1）開關型和調節(jié)型的確定。在市政和工礦企業(yè)的供水系統中，一般電動閥門的主要功能是打開或關閉水管路，因此常用的應是開關型電動執(zhí)行器。但在工礦企業(yè)工藝設備的許多中間配管的冷卻水系統中，對于流量、壓力等供水要求的精度非常高，冷卻水流量、壓力的變化對設備的生產條件產生很大的影響，因此在這種情況下使用的電動閥門應配備調節(jié)型的電動執(zhí)行器。
　　
　　在確定電動執(zhí)行器是采用開關型還是調節(jié)型前，首先應對所使用電動閥門的具體工況條件加以深入的了解，然后向專業(yè)制造廠家提出合理的功能要求。
　　
　　關于調節(jié)型控制型號類型和工作形式的確定，應根據工藝設備的具體生產條件和工況確定。
　　
　　2）分體結構和一體化結構形式的確定。分體式結構的電動執(zhí)行器的缺點是不便于系統整體安裝，增加接線及安裝費用，且容易出現故障，當故障發(fā)生時不便于診斷和維修，性價比不理想。
　　
　　一體化結構的電動執(zhí)行器的優(yōu)點是方便系統整體安裝，減少接線及安裝費用，容易診斷并排除故障。但傳統的一體化結構產品也有很多不*的地方。現今，市政和工礦企業(yè)的供水排水系統或循環(huán)水處理系統等的控制均采用PLC及計算機程序控制，并具備CRT畫面顯示。水系統的控制通常集中設置于水系統控制室或電氣室，電氣室內設PLC柜和MCC柜。所有現場電裝設備現場僅設操作箱，操作箱與電氣室內PLC柜相聯，然后將信號送至MCC柜，zui終控制現場的設備。在這種工況條件下，采用分體式結構的電動執(zhí)行器是比較合理的。如果采用一體化結構的電動執(zhí)行器，其自身的功能可能與水系統控制的整體設計不能*匹配，反而容易產生故障。另外，分體式結構的電動執(zhí)行器的價格也比一體化結構的電動執(zhí)行器的價格低。
　　
　　對于一些水系統簡單，控制要求不高或是僅要求現場控制的工況，可以考慮采用一體化結構的電動執(zhí)行器。
　　
　　3）關于失信號保護的確定。因線路等故障造成控制信號丟失時，閥門究竟應該是全開、全關或保持原位，應根據具體的工藝條件確定，一般情況下，應要求閥門保持原位。
　　
　　大功率水泵出水管上的電動閥門，應要求故障時閥門保持原位狀態(tài)。因為該電動閥門是與水泵聯鎖控制的，泵開閥開，泵關閥關。如果該閥門因故障關閉，而水泵未能及時關閉，將對水泵設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)各生產用水點特別是冷卻水用戶處的電動閥門，在電動閥門故障時，也應要求其能保持原位狀態(tài)，以免因為突然斷水對工藝設備造成損害。
　　
　　5.其他事項
　　
　　閥門電動裝置另有操作力矩、操作推力、輸出軸轉動圈數、閥桿直徑、輸出轉速及電動機功率等主要參數。該部分參數均應由專業(yè)制造廠家確定。
　　
　　水系統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、結語
　　
　　電動閥門的電動裝置的選型是否合理，對于實現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)制造廠家進行的，但在選型之前，應由給排水專業(yè)技術人員提出合理功能需求。