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电动阀门的电动装置的选型

电动阀门广泛应用于市政和工矿企业的给排水系统。电动阀门由电动装置、阀门本体、连接附件和控制箱等组成。电动阀门的电动装置是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的驱动设备。

电动阀门一般是由给排水专业选型的,给排水专业技术人员在工程设计时须对阀门的电动装置提出具体的功能要求,并由专业制造厂商对电动装置进行选型。然而,在实际工程中经常会发生在现场安装时,阀门电动驱动装置与控制系统冲突等不匹配的现象。这通常是由于在确定电动装置的功能需求时有不合理或是不完善的地方。

阀门电动装置的组成

电动装置一般由下列部分组成:专用电动机减速机构,用以降低电动机的输出转速;行程控制机构,用以调节和准确控制阀门的启闭位置;转矩限制机构,用以调节转矩(或推力)并使之不超过预定值;手动、电动切换机构,进行手动或电动操作的联锁机构;开度指示器,用以显示阀门在启闭过程中所处的位置。其中,行程控制机构、转矩限制机构、手动、电动切换机构及开度指示器等合称为电动执行器。

电动装置选型、确定功能要求时所须注意的要点

在电动装置选型、确定功能要求时,需要注意的要点包括确定电动装置的IP防护等级、电动装置的电源电压、电动装置的90°运行时间和电动执行器的形式等。

1.确定电动装置的IP防护等级

在进行电动装置选型时,首先要根据工作环境和使用要求确定电动装置的IP防护等级。一般给排水系统电动阀门驱动装置按照工作环境的不同可分为室外型、户内型。室外型电动阀门驱动装置常用的IP防护等级是IP54或IP55,户内型电动阀门驱动装置常用的IP防护等级是IP43或IP44。通常,给排水系统的阀门电动驱动装置不采用潜水型的。电动装置的IP防护等级应由给排水专业技术人员提出并确定。

2.确定电动装置的电源电压

目前国内用户常用的电源电压有380V和24V,具体应根据外界所能提供的电源条件确定。

3.确定电动装置的90°运行时间

所谓电动装置的90°运行时间,也就是电动阀门开到位、关到位所需的时间,该要求是由阀门和电动装置的专业制造厂家所确定的。常规90°运行时间7.5~30s不等,但应符合水系统工艺的要求。90°运行时间越短,电动装置电动机功率越大,电流越高。

大功率水泵通常采用闭阀轻载起动,以降低水泵起动的电流。在水泵出水管上装有止回阀、电动阀等。一般闭阀起动的时间为10~30s,因此,水泵出水管电动阀门的电动装置的90°运行时间应与给排水工艺所确定的闭阀起动时间相一致。阀门的启闭速度若过快,易产生水击现象。

在工矿企业用水中,通常设有由安全水箱或水塔供水的事故应急供水系统。事故应急供水管上也常设有电动阀门,为确保生产的安全,事故供水管电动阀门要求开启及时、反应灵敏,因此,该阀门电动装置的90°运行时间也应尽量缩短。

4.确定电动执行器的形式

(1)电动执行器的常见形式

1)开关型(开环控制)。开关型电动执行器一般实现对阀门的开关控制,阀门要么处于全开位置,要么处于全关位置,此类阀门不需对介质流量进行精确控制。开关型电动执行器因结构形式的不同还可分为分体结构和一体化结构。选型时必须对此做出说明,不然经常会发生在现场安装时与控制系统冲突等不匹配现象。

2)调节型(闭环控制)。调节型电动执行器不仅具有开关型一体化结构的功能,还能对阀门进行精确控制,调节介质流量。控制信号包括电流、电压,调节型电动执行器控制信号一般有电流信号(4~20mA、0~10mA)或电压信号(0~5V、1~5V),选型时需明确其控制信号类型及参数。

调节型电动执行器工作方式一般为电开型(以4~20mA的控制为例,电开型是指4mA信号对应的是阀关,20mA对应的是阀开),另一种为电关型(以4~20mA的控制为例,电开型是指4mA信号对应的是阀开,20mA对应的是阀关)。

失信号保护是指因线路等故障造成控制信号丢失时,电动执行器将控制阀门启闭到设定的保护值,常见的保护值为全开、全关和保持原位三种情况。

开关型电动执行器也有失信号保护。

(2)确定电动执行器的形式

1)开关型和调节型的确定。在市政和工矿企业的供水系统中,一般电动阀门的主要功能是打开或关闭水管路,因此最常用的应是开关型电动执行器。但在工矿企业工艺设备的许多中间配管的冷却水系统中,对于流量、压力等供水要求的精度非常高,冷却水流量、压力的变化对设备的生产条件产生很大的影响,因此在这种情况下使用的电动阀门应配备调节型的电动执行器。

在确定电动执行器是采用开关型还是调节型前,首先应对所使用电动阀门的具体工况条件加以深入的了解,然后向专业制造厂家提出合理的功能要求。

关于调节型控制型号类型和工作形式的确定,应根据工艺设备的具体生产条件和工况确定。

2)分体结构和一体化结构形式的确定。分体式结构的电动执行器的缺点是不便于系统整体安装,增加接线及安装费用,且容易出现故障,当故障发生时不便于诊断和维修,性价比不理想。

一体化结构的电动执行器的优点是方便系统整体安装,减少接线及安装费用,容易诊断并排除故障。但传统的一体化结构产品也有很多不完善的地方。现今,市政和工矿企业的供水排水系统或循环水处理系统等的控制均采用PLC及计算机程序控制,并具备CRT画面显示。水系统的控制通常集中设置于水系统控制室或电气室,电气室内设PLC柜和MCC柜。所有现场电装设备现场仅设操作箱,操作箱与电气室内PLC柜相联,然后将信号送至MCC柜,最终控制现场的设备。在这种工况条件下,采用分体式结构的电动执行器是比较合理的。如果采用一体化结构的电动执行器,其自身的功能可能与水系统控制的整体设计不能完全匹配,反而容易产生故障。另外,分体式结构的电动执行器的价格也比一体化结构的电动执行器的价格低。

对于一些水系统简单,控制要求不高或是仅要求现场控制的工况,可以考虑采用一体化结构的电动执行器。

3)关于失信号保护的确定。因线路等故障造成控制信号丢失时,阀门究竟应该是全开、全关或保持原位,应根据具体的工艺条件确定,一般情况下,应要求阀门保持原位。

大功率水泵出水管上的电动阀门,应要求故障时阀门保持原位状态。因为该电动阀门是与水泵联锁控制的,泵开阀开,泵关阀关。如果该阀门因故障关闭,而水泵未能及时关闭,将对水泵设备和该电动阀门前管路、阀门等造成水锤损害。

对工矿企业各生产用水点特别是冷却水用户处的电动阀门,在电动阀门故障时,也应要求其能保持原位状态,以免因为突然断水对工艺设备造成损害。

5.其他事项

阀门电动装置另有操作力矩、操作推力、输出轴转动圈数、阀杆直径、输出转速及电动机功率等主要参数。该部分参数均应由专业制造厂家确定。

水系统阀门电动装置工作的环境通常为常温,而一般电动装置的使用环境温度是-20~55℃,所以可不提明确要求。

结语

电动阀门的电动装置的选型是否合理,对于实现电动阀门的功能具有决定性的作用。电动装置的具体选型固然是由专业制造厂家进行的,但在选型之前,应由给排水专业技术人员提出合理功能需求。

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