阀门电动装置使用及调整

1、引言

阀门电动装置又称为电动执行器,是一种自动控制领域的常用机电一体化设备(器件),它是在不同行业领域的称谓,在工业管道阀门行业称之为阀门电动装置,在仪表行业称之为电动执行器,但现在业内已没有明确的区分,它是自动化仪表三大组成部分(检测设备、调节设备和执行设备)中的执行设备,主要是对一些设备和装置进行自动操作,控制其开关和调节代替人工作业,按动力类型可分为气动、液动、电动、电液动等几类；按运动形式可分为直行程、角行程、回转型（多转式）等几类。由于用电做为动力有其它几类介质不可比拟的优势，所以电动型近年来发展最快，应用面较广。电动型按不同标准又可分为：组合式结构和机电一体化结构；电器控制型、电子控制型和智能控制型；数字型和模拟型；手动接触调试型和红外线遥控调试型等。它是伴随着人们对控制性能的要求和自动控制技术的发展而迅猛发展的，在炼铁厂主要应用于布袋箱体荒、净煤气支管的开关,箱体放散的开关以及冲渣水泵管道的开闭及调节、环境除尘管道的开关等,有DZW30、Q90-11B、Z30-18BS等型号,本文以DZW30型为例,介绍其工作原理及调整方法.

2、结构组成及工作原理

阀门电动装置通常由六个部分组成,即电动机,减速机,控制机构,手一电动切换机构,手轮部件及电器部分组成,其传动原理见下图：

2.1电动机:采用YDF2-W户外型三相异步电动机,该电机为短时工作制,额定持续工作时间为10分钟。

2.2减速器:由一对正齿轮和蜗轮副组成,电动机的动力经减速器传递给输出轴.

2.3控制机构:由转矩控制机构、行程控制机构及可调式开度指示器组成,用以控制阀门的开启和关闭及阀位指示.

2.3.1转矩控制机构(右图):

转矩控制机构图

由曲拐、碰块、凸轮、分度盘、支板和微致力开关组成，当输出轴受到一定的阻转矩后，蜗杆除旋转外，还产生轴向位移，带动曲拐旋转，同时使碰块也产生一角位移，从而压迫凸轮，使支板上抬，当输出轴上的转矩增大到预定值时，则支板上抬直至微动开关动作，切断电源，电机停转，以实现对电动装置输出转矩的控制。

2.3.2行程控制机构（右图）：

行程控制机构图

由十进位齿轮组、顶杆、凸轮和微动开关组成，简称计数器，其工作原理是由减速箱内的一主动小齿轮（Z=8）带动计数器工作，如果计数器按阀门开或关的位置已调整好，当计数器随输出轴转到预先调整好的位置（圈数）时，则凸轮将被转动90°，压迫微动开关动作，切断电源，电机停转，以实现对电动装置行程（转圈数）的控制，为了控制较多转圈数的阀门，可调整凸轮180°或270°再压迫微动开关动作。行程控制机构最多可提供四对微动开关。即开方向有四只微动开关，其中有四个常开接点，四个常闭接点。关方向有四只微动开关，其中有四个常开接点，四个常闭接点，均引接到电动装置的接线端子上，能满足用户各种控制线路的要求。

2.3.3可调式开度指示器（右图）：

可调式开度指示器

由减还齿轮组、调节齿轮、阀门开度表盘、凸轮、微动开关及电位器组成。在现场调试时，可根据所配阀门开关的圈数，将调节齿轮调整到所需位置，并与减速齿轮组啮合（在立柱上有所需圈数的数字）。当阀门在开启或关闭过程中，开度盘经减速后转动，指示阀门的开关量，指示角度与阀门开关量同步，电位器的动作与开度盘同步，供远传指示阀门位置用。增加位置变送器，可提供4-20mA电流信号。开度指示器内设一微动开关和一凸轮。当电动装置运转时，凸轮转动使微动开关周期性动作，可使控制室操作指示灯闪烁，以示电动装置的工作状态。

2.4接线端子(《95典设》端子接线图如下)：

端子接线图

接线端子采用国际先进结构设计制作，接线可靠，操作方便，绝缘材料介电强度高，机械强度好，共设51芯接线端子，其中动力线3芯端子，控制线48芯端子，所有电气元件的接点均引接到端子，供用户选用。

2.5手一电动切换机构：由手柄、凸轮、框架、直立杆、中间离合器、压簧组成，为半自动切换。由电动变为手动时，即用人工把切换手柄向手动方向推动，使输出轴上的中间离合器向上移动，压迫压簧，当手柄推到一定位置时，中间离合器脱离蜗轮与手动轴爪啮合，则可使手轮上的作用力通过中间离合器传到输出轴上，即成为手动状态；手动变为电动时为自动切换，当电机旋转带动蜗轮转动时，直立杆立即倒下，在压簧作用下中间离合器迅速向蜗轮方向移动，与手动轴脱杆，与蜗轮啮合，则成为电动状态。

2.6手动部件，由手轮和手动轴组成，供安装调式和处理故障等需手动时使用。

3、正确选择阀门电动装置

由于阀门电动装置应有的工作特性和利用率取决于阀门的种类、装置的工作规范及阀门在管线或设备上的位置。因此掌握阀门电动装置正确的选择；考虑防止超负荷（工作转矩高于控制转矩）的发生就成为至关重要的一环。阀门电动装置应依据以下内容正确选择：
1．操作力矩：操作力矩是选择阀门电动装置的最主要的参数。电动装置的输出力矩应为阀门操作最大力矩的1.2～1.5倍。
2．操作推力：阀门电动装置的主机结构有两种，一种是不配置推力盘的，此时直接输出力矩；另一种是配置有推力盘的，此时输出力矩通过推力盘中的阀杆螺母转换为输出推力。
3．输出轴转动圈数：阀门电动装置输出轴转动圈数的多少与阀门的公称通径、阀杆螺距、螺纹头数有关，按M=H/ZS计算（式中：M为电动装置应满足的总转动圈数；H为阀门的开启高度，mm；S为阀杆传动螺纹的螺距，mm；Z为阀杆螺纹头数。）
4．阀杆直径：对于多回转类的明杆阀门来说，如果电动装置允许通过的最大阀杆直径不能通过所配阀门的阀杆，便不能组装成电动阀门。因此，电动装置空心输出轴的内径必须大于明杆阀门的阀杆外径。对于部分回转阀门以及多回转阀门中的暗杆阀门，虽不用考虑阀杆直径的通过问题，但在选配时亦应充分考虑阀杆直径与键槽的尺寸，使组装后能正常工作。
5．输出转速：阀门的启、闭速度快，易产生水击现象。因此，应根据不同的使用条件，选择恰当的启、闭速度。
6．安装、连接方式：电动装置的安装方式有垂直安装、水平安装、落地安装；连接方式为：推力盘；阀杆通过（明杆多回转阀门）；暗杆多回转；无推力盘；阀杆不通过；部分回转电动装置的用途很广，是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的设备，其主要用在闭路阀门上。但不能忽视阀门电动装置的特殊要求——必须能够限定转矩或轴向力。通常阀门电动装置采用限制转矩的连轴器。
4、电气控制部分

4.1电力部规划设计总院制定的阀门电动装置《95典设线路》如下图

95典设控制原理图

4.2DZW30型阀门电动装置在5#炉净煤气放散阀的应用工作原理简单，这里不做叙述

5#炉净煤气放散阀工作原理图

5、阀门调整调整

调试接线时，阀门应处于中间位置，然后检查电机相序，相序接反会产生堵死现象，而造成机体损坏，调整转矩、行程时，必须检查位置指示器上的电位是不否已脱开，（把电位器轴上齿轮的紧定螺钉松开可脱开）以防损坏。

5.1转矩控制机构调整

在空载无介质压力等因素下，首先调整关转矩，从小转矩值开始，逐渐增大转矩值直到阀门关严时止。然后调整开向转矩，一般开向转矩要比关向转矩大；在有压力、温度时应该注意其能否关严，如关不严则要适当增加转矩以关的严打的开为准。

5.2行程控制机构调整

首先用手将阀门关严，然后脱开行程控制机构（即用螺丝刀将行程控制机构中顶杆推进并转90°，使主动小齿轮与计数器个位齿轮组脱开），用螺丝刀旋转“关”向调整轴，按箭头方向旋转直到凸轮压住弹性压板使微动开关动作为止，则关向行程初步调好。再松开顶杆使主动齿轮与两边个位齿轮正确啮合（为了保证其正确啮合，在松开顶杆后，必须用螺丝刀少许左右转动调整轴）此时可以电动打开几圈，而后关闭，看关向行程是否符合要求，如不符合要求，可按上述程序重新调整。在关方向调整好以后，用手将阀门开到所需的位置（注意此时行程机构不能脱开，否则关向调整又被打乱），然后脱开行程控制机构，旋转开向调整轴，按箭头方向旋转直到凸轮压住弹性板，使微动开关动作为止，再使行程机构与主动齿轮啮合，则开向行程调整完。（http://www.ippipp.com/版权所有）行程控制机构调完后，可反复操作几次。一般开阀门控制在全行程90%左右。

5.3开度指示器调整

电动或者手动将阀门关闭，根据阀门的最大转圈数将齿轮组上的调节齿轮调到相应位置上，再将表盘的关符号推到指针处，转动电位器使电位器在零位上，并使电位器轴上的齿轮与开度轴上的齿轮啮合，拧紧电位器轴上齿轮的紧定螺丝即可

6.常见故障及排除方法

本文参考《电动装置说明书》的部分内容，炼铁厂在实际使用中没有采用95典型设计线路，只是使用其中的行程开关及转矩开关作为阀门的控制，以此文和兄弟单位的同行们进行交流，不妥之处，肯请各位老师批评指正。