閥門電動裝置(以下均稱“電動裝置”)的基本功能是完成截斷類閥門的驅(qū)動與控制，如：閘閥、截止閥、球閥、蝶閥等閥門的啟閉。

　　閥門與電動裝置通過選配組合成為電動閥門，廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域的管道系統(tǒng)。作為管道系統(tǒng)控制單元，電動裝置與閥門的正確匹配及其合理使用是電動閥門產(chǎn)品設(shè)計性能的保證。

　　據(jù)掌握的情況，目前無論國內(nèi)還是國外，閥門與電動裝置分別由不同廠家制造，而兩種產(chǎn)品的組合(亦稱“成套”)多由閥門制造廠完成，一定意義上電動裝置屬于閥門的配套產(chǎn)品。基于這種情況，根據(jù)閥門的型式和技術(shù)參數(shù)(諸如結(jié)構(gòu)、壓力、口徑、溫度、閥桿與連接尺寸、啟閉時間、環(huán)境條件等等)對電動裝置進行選型是必需的程序。另外，電動閥門在調(diào)試和使用中的一些問題又多體現(xiàn)在電動裝置上，它說明電動閥門具有不同于其它通用設(shè)備的特殊性。

1、電動閥門技術(shù)參數(shù)的確定及制造過程

　　電動閥門的技術(shù)參數(shù)取決于管道系統(tǒng)的技術(shù)要求。

　　圖1給出了電動閥門從技術(shù)參數(shù)的確定到完成制造交付使用的一般程序。

圖1　　電動閥門的技術(shù)參數(shù)

　　由圖1可見，首先是(1)電動閥門用戶委托設(shè)計院所完成管道系統(tǒng)設(shè)計(其中包括電動閥門技術(shù)要求)；(2)設(shè)計院所將設(shè)計數(shù)據(jù)與相關(guān)說明反饋電動閥門用戶；(3)電動閥門用戶依據(jù)技術(shù)要求向閥門制造商招標采購電動閥門；(4)閥門制造商按技術(shù)要求進行電動裝置選型并向電動裝置制造商采購電動裝置；(5)電動裝置產(chǎn)品交付閥門制造商；(6)電動閥門在閥門制造商工廠進行成套試驗后交付用戶(由安裝公司實施安裝)。

　　實踐證明，在上述環(huán)節(jié)中有幾處容易出現(xiàn)問題并影響電動閥門的性能。

　　a)閥門制造商是否能完全理解技術(shù)要求(主要是電控要求)并將其清晰地傳達給電動裝置制造商，它屬于選型問題之一，涉及到電動閥門的功能問題。

　　b)電動裝置制造商是否提供合適的電動裝置(主要是產(chǎn)品的動力參數(shù))與電動閥門組合程序是否合理，它屬于成套問題。

　　c)電動閥門的安裝程序是否合理，它屬于使用問題之一。

　　這些問題從不同方面說明了電動裝置的特殊性。

2、電動裝置選用涉及的內(nèi)容

　　一般情況，電動裝置的選型涉及以下方面：型式、動力參數(shù)、連接型式與尺寸、控制功能、防護性能等。

2.1、型式選擇

　　由于被驅(qū)動控制的閥門工作時其閥瓣運動形式不同，所以電動裝置分為“多回轉(zhuǎn)型”和“部分回轉(zhuǎn)型”。

　　多回轉(zhuǎn)電動裝置—輸出軸向閥門傳遞動力時，其單方向行程(閥門全開—全關(guān)，或全關(guān)—全開)至少旋轉(zhuǎn)一圈。這種電動裝置又可分為轉(zhuǎn)矩型和轉(zhuǎn)矩推力型，轉(zhuǎn)矩型工作時其輸出軸只向閥門傳遞轉(zhuǎn)矩，而轉(zhuǎn)矩推力型的輸出軸不僅傳遞轉(zhuǎn)矩還要承受閥桿的軸向推力。

　　多回轉(zhuǎn)電動裝置用于驅(qū)動控制閘閥、截止閥類即閥瓣工作時直線運動且閥桿多圈回轉(zhuǎn)的閥門。圖2所示為電動閘閥，圖3所示為電動截止閥。

圖2 電動閘閥

圖3 電動截止閥

　　部分回轉(zhuǎn)電動裝置—輸出軸向閥門傳遞驅(qū)動力時，其單向行程旋轉(zhuǎn)少于一圈(通常為90°)。部分回轉(zhuǎn)電動裝置一般只向閥門傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受閥桿的推力。

　　部分回轉(zhuǎn)電動裝置用于驅(qū)動控制球閥、蝶閥、旋塞閥等閥瓣工作時部分回轉(zhuǎn)的閥門。圖4所示為電動球閥，圖5所示為電動蝶閥。

圖4 電動球閥

圖5 電動蝶閥

　　因此，當(dāng)閥門為閘閥、截止閥類時應(yīng)選擇多回轉(zhuǎn)電動裝置，當(dāng)閥門為球閥、蝶閥類時應(yīng)選擇部分回轉(zhuǎn)電動裝置。

2.2、動力參數(shù)選擇

　　本項選擇的標準是所選電動裝置能否保證被驅(qū)動閥門啟閉動作的可靠。如果電動裝置的輸出轉(zhuǎn)矩超過閥門所需轉(zhuǎn)矩值較大，它不僅造成浪費，更主要是一旦控制失效會損壞閥門引起嚴重后果。反之，如果輸出轉(zhuǎn)矩小于閥門所需轉(zhuǎn)矩，則造成閥門啟閉困難。

　　動力參數(shù)的選擇還包括輸出轉(zhuǎn)速，因為電動裝置輸出轉(zhuǎn)矩一定，轉(zhuǎn)速的變化帶來電動機功率的變化。輸出轉(zhuǎn)速不同使閥門的啟閉時間不同。

　　JB/T8528-1997普通型閥門電動裝置技術(shù)條件，對產(chǎn)品的動力參數(shù)規(guī)定：

　　公稱轉(zhuǎn)矩(Mr)—電動裝置設(shè)計的給定值，是產(chǎn)品允許承受的最大轉(zhuǎn)矩。

　　公稱推力(Tr)—電動裝置輸出軸線方向允許承受的最大推力，它是產(chǎn)品設(shè)計的給定值。

　　起動轉(zhuǎn)矩(Mst)—不包括傳動系統(tǒng)的錘擊效應(yīng)和運動間隙，輸出軸被鎖定且行程與轉(zhuǎn)矩控制機構(gòu)均不起作用時起動電動裝置得到的輸出轉(zhuǎn)矩值。

　　最大轉(zhuǎn)矩(Mmax)—不包括傳動系統(tǒng)的錘擊效應(yīng)和運動間隙，在行程與轉(zhuǎn)矩控制機構(gòu)均不起作用時電動裝置運行中逐漸加載直至停止轉(zhuǎn)動得到的輸出轉(zhuǎn)矩值。

　　實際試驗中，Mst和Mmax基本相同，但前者為靜態(tài)下的轉(zhuǎn)矩值而后者為動態(tài)下的轉(zhuǎn)矩值，體現(xiàn)在閥門專用電機上的狀態(tài)則是“堵轉(zhuǎn)”。

　　控制轉(zhuǎn)矩(Mc)—在開、關(guān)兩個方向轉(zhuǎn)矩控制機構(gòu)所能調(diào)整的轉(zhuǎn)矩范圍值，因而它又分為“最大控制轉(zhuǎn)矩(Mcmax)”和“最小控制轉(zhuǎn)矩(Mcmin)”。

　　銘牌轉(zhuǎn)矩(Mn)—用戶要求即閥門所需的轉(zhuǎn)矩值。

　　在上述參數(shù)中，Mcmax≥Mn，產(chǎn)品出廠時設(shè)定：Mcmax=(1.0-1.3)Mn，標準規(guī)定要保證Mcmin≤0.5Mcmax。標準亦規(guī)定了Mst/Mn=1.3-1.8。在實際應(yīng)用中允許出現(xiàn)Mn=Mr的情況。電動裝置轉(zhuǎn)矩值的單位是N·m。

　　選用電動裝置時應(yīng)注意樣本中各機座給出的轉(zhuǎn)矩是Mr，所選的轉(zhuǎn)矩值即Mn應(yīng)小于或等于它。當(dāng)Mn確定后就可計算出Mst或Mmax的范圍，也就是電動裝置可能出現(xiàn)的堵轉(zhuǎn)范圍，保證使用安全。

　　關(guān)于輸出轉(zhuǎn)速，電動裝置樣本中一般給出標準轉(zhuǎn)速規(guī)格，但用戶也可根據(jù)管道工藝需要提出要求。建議盡量選擇標準規(guī)格和相對低的轉(zhuǎn)速，這樣不僅電動機的功率較小，同時可降低某些閥門入座時的沖擊。

2.3、連接型式與尺寸

　　連接型式與尺寸是指電動裝置與閥門的連接部位結(jié)構(gòu)，這點對閥門制造商是重要的，錯誤的連接結(jié)構(gòu)無法使閥門和電動裝置連接。對于電動閥門的用戶，了解本項內(nèi)容有助于電動裝置備品備件的選擇。

　　由于歷史原因，目前我國電動裝置與閥門的連接型式還不完全統(tǒng)一，這在選型中應(yīng)給予注意。多回轉(zhuǎn)電動裝置的連接型式主要是以下幾種：

　　(1)符合GB/T12222-2005多回轉(zhuǎn)閥門驅(qū)動裝置的連接，該標準規(guī)定了扭矩推力型和扭矩型電動裝置的法蘭和輸出軸的連接型式。其法蘭代號按公稱轉(zhuǎn)矩和推力區(qū)分從F07-F40。

　　(2)根據(jù)GB/T12222-2005標準法蘭設(shè)計的牙嵌式輸出軸、花鍵孔或單鍵孔輸出軸等連接型式，原理是扭矩型。

　　(3)JB2920-1981閥門電動裝置型式、基本參數(shù)和連接尺寸中“Z型”連接型式。該標準規(guī)定了扭矩型牙嵌輸出軸和法蘭尺寸。

　　(4)傳統(tǒng)方形法蘭牙嵌輸出軸扭矩型連接型式和尺寸。

　　部分回轉(zhuǎn)電動裝置的連接型式主要是以下幾種：

　　(1)GB/T12223-2005部分回轉(zhuǎn)閥門驅(qū)動裝置的連接，該標準規(guī)定了不同輸出扭矩所對應(yīng)的法蘭尺寸和輸出軸連接型式，法蘭代號F03-F60。

　　(2)JB2920-81中“Q型”的連接型式和尺寸。

　　(3)以對夾蝶閥為主的“吋制”連接尺寸。

　　(4)非標連接型式，如LimitorqueHBC蝸輪減速器的連接尺寸。

　　選型應(yīng)注意的問題：

　　(1)所選多回轉(zhuǎn)電動裝置的法蘭與輸出軸型式、尺寸是否與被驅(qū)動閥門法蘭、閥桿、閥桿螺母牙嵌統(tǒng)一，輸出軸內(nèi)孔尺寸是否能通過明桿閥門的閥桿。

　　(2)所選多回轉(zhuǎn)電動裝置為扭矩推力型時，應(yīng)在電動閥門成套前取出位于輸出軸內(nèi)或推力座內(nèi)的閥桿螺母按閥桿螺紋配作加工其內(nèi)螺紋。

　　(3)所選部分回轉(zhuǎn)電動裝置的法蘭是否與被驅(qū)動閥門法蘭型式與尺寸統(tǒng)一，其輸出軸的最大內(nèi)徑與深度是否滿足閥桿尺寸要求。

　　(4)一般情況在部分回轉(zhuǎn)電動裝置訂貨時應(yīng)提出閥桿尺寸與配合公差、閥桿連接平鍵還是花鍵、單鍵還是對鍵或90°分布、鍵與閥門終端位置的關(guān)系等。

2.4、關(guān)于電動裝置控制功能

　　電動裝置涉及控制功能的機構(gòu)有以下部分，即：行程控制機構(gòu)、位置指示機構(gòu)、轉(zhuǎn)矩控制機構(gòu)。這些機構(gòu)有的要在產(chǎn)品出廠前進行設(shè)定，有的需要在電動閥門成套時進行調(diào)試。根據(jù)需要提供的電器附件也會不同程度增加產(chǎn)品的功能，因而電動裝置的控制功能的“簡單”或“齊全”主要體現(xiàn)在它的相關(guān)電氣配套件上。在了解電動裝置的控制功能前也需清楚“傳統(tǒng)控制”與“智能控制”型式的主要不同點。

　　所謂“傳統(tǒng)控制”型式是指完全依據(jù)JB/T8528-1997標準，電動裝置內(nèi)置的行程與轉(zhuǎn)矩機構(gòu)為電觸點控制，位置指示用可變電阻實現(xiàn)連續(xù)電流信號輸出，驅(qū)動電動機為單一轉(zhuǎn)速。“智能控制”型式是指在依據(jù)JB/T8528-1997標準有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，電動裝置內(nèi)置傳感器、微處理器、信號轉(zhuǎn)換放大模塊等實現(xiàn)基本功能控制，同時還具備故障自診斷、運行數(shù)據(jù)記錄、人機對話和現(xiàn)場組態(tài)等功能。在具體應(yīng)用上，“傳統(tǒng)控制”產(chǎn)品需要打開箱罩進行調(diào)試，而“智能控制”是以非侵入式磁開關(guān)或遙控器進行產(chǎn)品設(shè)定或調(diào)試。

　　實踐應(yīng)用證明，“智能控制”型的電氣控制功能齊全，它是我國近十年來適應(yīng)各工業(yè)領(lǐng)域控制技術(shù)快速發(fā)展的電動裝置產(chǎn)品，使用方便，具有很大優(yōu)勢。但較大轉(zhuǎn)矩規(guī)格受到限制，一些相對惡劣的工作環(huán)境還不能完全適應(yīng)。“傳統(tǒng)控制”型產(chǎn)品選用得當(dāng)，可獲得較好的性價比，在惡劣工作環(huán)境中使用有較高的可靠性。選用何種型式的產(chǎn)品要根據(jù)電動閥門的重要性、控制要求、工作環(huán)境等具體分析確定。

　　以下為“傳統(tǒng)控制”型電動裝置控制功能選型應(yīng)注意的問題：

　　(1)除閥門終端位置行程控制觸點外(標準配置一般為開關(guān)方向各一個常開、一個常閉觸點)是否還需要終端行程無源觸點。如果需要應(yīng)提出觸點數(shù)和狀態(tài)。

　　(2)是否需要閥門在行程中某一位置的無源觸點，如果需要應(yīng)提出觸點數(shù)和狀態(tài)。

　　(3)除轉(zhuǎn)矩開關(guān)控制觸點外(標準配置一般為開關(guān)方向各一個常開、一個常閉觸點)是否需要無源觸點，需要應(yīng)提出觸點數(shù)。

　　(4)應(yīng)提供被控閥門全行程轉(zhuǎn)圈數(shù)，以便配置電動裝置位置指示機構(gòu)速比，同時說明是否需要閥門位置電流變送器(VOT)以提供標準的閥位反饋信號(常用4mA-20mA)。

　　(5)是否需要整體型控制，即控制組件與主機一體(有時也稱一體化控制)。

　　(6)當(dāng)電動裝置為整體型時，還應(yīng)說明是否需要鑒相、斷相、自動換相等功能，因為這些功能通常不是標配。

　　(7)當(dāng)電動裝置需要調(diào)節(jié)功能時，應(yīng)注意被控閥門的調(diào)節(jié)頻率以確定電動機的制式或判斷閥門專用電動機能否適用。

　　(8)是否需要加裝數(shù)字通訊接口，如現(xiàn)場總線等功能。

　　值得提出的是，閥門電動裝置與符合JB/T8219-1999工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)用電動執(zhí)行機構(gòu)，具有完備調(diào)節(jié)功能的“電動執(zhí)行機構(gòu)”有本質(zhì)上的差異，盡管實際應(yīng)用中兩者的技術(shù)出現(xiàn)相互交叉的現(xiàn)象。所以，要在充分了解JB/T8528和JB/T8219的基礎(chǔ)上明確兩種產(chǎn)品的不同之處，以保證選用正確。

　　對于“智能控制”型電動裝置除數(shù)字通訊接口、調(diào)節(jié)功能外，上述其它功能多為標準配置。

2.5、關(guān)于防護性能

　　電動裝置的防護問題主要涉及以下方面，在產(chǎn)品的選用中應(yīng)充分注意：

　　(1)關(guān)于戶外防護等級：國內(nèi)電動裝置的戶外防護等級IP65基本是標準配置，有的廠家已將IP67作為中小規(guī)格產(chǎn)品標配，必需時也能達到用戶對IP68防護的要求。不過，較大規(guī)格電動裝置實現(xiàn)IP68防護比較困難。建議在了解使用工況的前提下合理選擇產(chǎn)品防護等級，因為過高防護等級會增加電動閥門整體成本。

　　(2)是否需要防爆功能和需要的防爆等級：在爆炸性氣體環(huán)境中使用的電動閥門需要電動裝置具備防爆功能。由于電動裝置的防爆型式均為隔爆結(jié)構(gòu)，所以依據(jù)的標準是GB3836.1-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求和GB3836.2-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分：隔爆型d”。由以上標準和使用的環(huán)境可知所需的產(chǎn)品防爆等級。目前，國內(nèi)防爆電動裝置的防爆等級多為ExdⅡBT4，有的可達到ExdⅡCT4或ExdⅡCT6。對于較大規(guī)格電動裝置滿足ⅡC防爆要求是比較困難的，選用中應(yīng)給予注意。

　　(3)電動閥門應(yīng)用在沿�；虺睗駞^(qū)域或使用在化工企業(yè)，環(huán)境中含有不同程度的腐蝕性氣體，這種工況對電動裝置應(yīng)有防腐要求。產(chǎn)品選型時應(yīng)具體提出，以便電動裝置生產(chǎn)廠家作相應(yīng)的處理，如：產(chǎn)品涂漆工藝、外露金屬零件的材料等。

　　除上述外，產(chǎn)品在實際選用中還會遇到一些特殊的防護要求，如環(huán)境溫度超出標準范圍(-20℃-60℃)。它需要電動裝置產(chǎn)品的鑄件材料、非金屬件材料、潤滑油脂、電氣組件、導(dǎo)線等都要有相應(yīng)的變化，以適應(yīng)工況要求。

3、電動裝置的使用

　　電動裝置能否做到正常使用涉及三個步驟：一是與閥門的成套；二是電動閥門的現(xiàn)場安裝調(diào)試；三是日常維護。

3.1、與閥門的成套

　　與被控閥門連接成套之前應(yīng)檢查相關(guān)內(nèi)容，然后完成與閥門的連接調(diào)試：

　　(1)產(chǎn)品的手輪、切換手柄、接線箱、現(xiàn)場按鈕等相對薄弱部位不應(yīng)有損壞，防爆產(chǎn)品更應(yīng)檢查其控制箱罩、透明件等處不應(yīng)有損壞。

　　(2)電控原理圖和接線圖是否與設(shè)計要求相同。

　　(3)產(chǎn)品的防護、防爆等級是否與合同要求統(tǒng)一。

　　(4)隨機文件是否齊全，產(chǎn)品的型號規(guī)格和銘牌轉(zhuǎn)矩是否與合同要求統(tǒng)一。

　　(5)輸出軸、法蘭型式和尺寸是否與閥門連接部位對應(yīng)。

　　(6)確認產(chǎn)品的扭矩推力型或扭矩型，并確認是否適用成套閥門。

　　(7)與閥門的合理可靠連接(本項可詳細閱讀隨機文件)。

　　(8)電動閥門終端行程位置精確調(diào)試與其它電氣控制功能的測試。

　　(9)電動閥門帶壓檢測，應(yīng)保證閥門的密封性能并應(yīng)保證閥門在使用壓力下可靠開啟或關(guān)閉，不能產(chǎn)生過載現(xiàn)象(過載體現(xiàn)在電動裝置轉(zhuǎn)矩開關(guān)動作)。

　　(10)電動閥門出廠前應(yīng)將電動裝置控制箱罩和接線箱罩緊固牢靠，保證整機密封。

3.2、電動閥門現(xiàn)場安裝調(diào)試

　　(1)有些閥門主體相對電動裝置較重，起吊電動閥門時應(yīng)注意其受力點不要選擇在電動裝置上，保證安全。

　　(2)打開接線箱罩、控制箱罩時其密封件和緊固螺釘不應(yīng)丟失(注意：陰雨天氣的戶外不允許此項操作)。

　　(3)電纜進線部位應(yīng)密封可靠以保證產(chǎn)品的戶外性能，防爆產(chǎn)品更應(yīng)按隨機文件要求處理好電纜進線部位的壓緊與密封，保證產(chǎn)品的防爆性能。

　　(4)按產(chǎn)品端子接線對照表將電纜芯線可靠地接到端子板上，接線應(yīng)牢固不允許裸露。電動裝置內(nèi)外接地必須可靠。

　　(5)無論電動裝置的控制型式、功能如何，均應(yīng)在通電試驗前手動操作閥門的閥瓣離開終端位置一段行程，然后通電檢查電源相序是否正確(控制方向與閥門實際運行方向一致)，以免造成控制錯誤損壞閥門。

　　(6)電控操作閥門開關(guān)一個行程，檢查電動閥門性能，同時檢查控制功能。必要時應(yīng)進行現(xiàn)場調(diào)試。

　　(7)確定電動閥門性能滿足設(shè)計要求后將控制箱罩、接線箱罩及密封件裝好，保證產(chǎn)品的戶外性能。防爆產(chǎn)品的上述殼體件更應(yīng)緊固可靠，保證防爆性能。

3.3、電動裝置的使用

　　(1)產(chǎn)品上的現(xiàn)場開關(guān)、指示窗玻璃、手/電動切換手柄、手輪等不允許撞擊。

　　(2)長期處于閥門某終端位置的電動裝置應(yīng)在工藝允許的前提下建立定期啟動檢查的制度，保證電動閥門需要動作時工作可靠。

　　(3)電動裝置的轉(zhuǎn)矩控制機構(gòu)不允許任意調(diào)整。

　　(4)手動操作電動閥門時不允許在電動裝置手輪處加力臂，因為手動操作沒有保護，極易造成電動閥門損壞。

　　(5)電動裝置減速器中的潤滑脂一般不需要更換，但要定期檢查，發(fā)現(xiàn)油脂變質(zhì)或減少應(yīng)更換或灌注，潤滑脂的性能應(yīng)與使用的相同。

　　(6)電動裝置自閥門取下維修后應(yīng)重新標定動力參數(shù)，裝到閥門上應(yīng)重新調(diào)整或設(shè)定行程控制與位置指示機構(gòu)。

　　(7)防爆零件損壞應(yīng)向產(chǎn)品生產(chǎn)廠家索取，合格零件未裝上之前產(chǎn)品不具備防爆功能，不允許進行電動操作。

　　(8)妥善保管隨機文件和產(chǎn)品銘牌，以便在產(chǎn)品維修或更換時提供參考。

4、結(jié)語

　　閥門電動裝置與管道系統(tǒng)的其它重要設(shè)備相比，雖然價值和技術(shù)含量較低，但該產(chǎn)品具有其特殊性，選用的合理與否會直接影響管道系統(tǒng)的正常運行和可靠。因此，電動閥門用戶應(yīng)當(dāng)深刻了解電動裝置的基本參數(shù)、選型程序和使用要求，對保證管道系統(tǒng)的安全性有所幫助。