阀门电动装置1

阀门电动装置2008年12月3日制作：孙逊12/28/20231龙凤热电厂电气分厂前言电动阀门是由阀门电动装置和阀门本体共同组成的，阀门电动装置既是电动阀门的部件，又是工业自动化系统中的一个相当重要的基础装置。由于我厂的热力系统中，应用的电动阀门数量较多、型号较杂。不同制造厂的产品，不仅指标不同，它们的技术特性也不完全一致。给检修、维护工作带来了诸多不利因素。要使阀门电动装置能在生产过程中很好地发挥作用，结合阀门电动装置本身的技术特性，准确地调整、细致地维护、精心地检修。是电气检修人员应当具备的基本功。为了夯实基础，加强基本功训练。结合工作经验。介绍了工作原理、结构、调整方法、注意事项，不周之处，请给予及时指正。12/28/20232龙凤热电厂电气分厂一、电动阀门二、阀门电动装置的结构三、阀门电动装置的控制电路四、阀门电动装置的应用目录12/28/20233龙凤热电厂电气分厂

1、阀门对电动装置的要求①应具有使阀门可靠工作的转矩电动装置的最大输出转矩应与配用阀门所需的最大操作转矩相适应，这样才能保证阀门操作可靠。电动装置的输出转矩如果低于阀门的最大操作转矩时，则会出现阀门拒动故障。若高于时，不仅会造成材料和电力浪费，还可能损坏阀门的零部件。因此，在阀门配用电动装置时，应使其最大输出转矩有适当的裕量，以保证在任何情况下都能可靠地操作阀门，而又不会损坏阀门的零部件。，电动装置的最大转矩选在正常运行条件下阀门所需最大操作转矩的1.5倍左右为宜。②应能保证开阀和关阀具有不同的操作转矩一、电动阀门12/28/20234龙凤热电厂电气分厂对绝大多数阀门来说，阀门关严后再次开启所需的操作转矩比关严阀门的操作转矩要大50%以上，才能保证可靠地开启关严的阀门。③能提供关阀时所需要的密封力对于电动装置来说，就要求关阀时能在很小的角行程中输出较大的转矩，并且能严格控制这个转矩值的大小在规定范围内。就是电动装置应具有准确的按输出转矩值停止工作的能力。④应能保证阀门操作时要求的行程对于电动装置，就要求它在阀门的操作过程中能够准确地停止在任何规定的位置。⑤应具有合适的操作速度一般情况下要求阀门的动作速度快些为好，但是速度提高后12/28/20235龙凤热电厂电气分厂由于阀门开启和关闭的时间过短又会在管道内产生水击，此外，速度的提高也会使电动装置的动力消耗增加，由此可见，阀门的操作速度应当选择适当。⑥应能适应阀门的总转圈数要求它能适应各种不同阀门的总转圈数。⑦应具有手动操作的机构在配用了阀门电动装置之后，为了保证阀门操作的可靠性，在电动装置故障时应有后备的操作手段，同时，在调整电动装置时，也是需要有人工操作手段的。⑧应能适应生产过程的环境条件因为它是用来和阀门配套工作以代替人工去操作阀门的，所以它也应能承受阀门工作的所有恶劣环境。⑨应能脱离阀门安装12/28/20236龙凤热电厂电气分厂为了迅速处理事故，使值班人员在需要时可以很快地到达并进行操作。因为生产流程的事故处理必须有最可靠的后备手段。12/28/20237龙凤热电厂电气分厂2、电动阀门的组成典型结构框图电源控制电路电动机主传动机构行程控制机构转矩限制机构转矩推力转换二次减速器直线运动的阀瓣旋转运动的阀瓣手-电动切换机构手轮阀位测量机构控制盘自动装置自动装置12/28/20238龙凤热电厂电气分厂二、阀门电动装置的结构电动装置按功能划分主要有下列部件;①主传动机构---减速器部分。②电动机。③行程控制机构。④转矩限制机构。⑤手动电动切换机构。⑥开度指示器。⑦手轮。⑧落地式安装机架。123567892412/28/20239龙凤热电厂电气分厂12/28/2023龙凤热电厂电气分厂10161718101112413141519202122232425262712/28/202310龙凤热电厂电气分厂结构图标注说明：1-手轮2-离合器复位弹簧3-手动电动离合器4-拨叉5-直立杆6-箱体7-接盘（与阀门相连）8-行程主动轮9-行程控制机构10-电机11-蜗杆12-涡轮13-键14-输出套筒15-手柄16-关向转矩弹簧17-开向转矩弹簧18-转矩弹簧调整螺母19-轴承20-轴肩21-转矩限制机构22-环形齿条23-转矩齿轮24-电动控制箱25-轴承26-花键27-圆柱齿轮12/28/202311龙凤热电厂电气分厂1、主传动机构由于电动装置的原动力电动机转速较高，每分钟几百至几千转。而电动装置输出轴的转速比较低，每分钟十几至几十转，因此在二者之间就需要通过减速器，即为电动装置的主传动机构。主传动机构与一般通用机械的减速器大同小异，也包括箱体与内部传动的部件两大部分，通常采用的部件有：圆柱齿轮、蜗杆蜗轮、行星齿轮、摆线齿轮、滚珠丝杆等传动方式。目前我厂采用的传动方式为：一级圆柱齿轮传动加一级蜗杆蜗轮传动。一、圆柱齿轮传动采用圆柱齿轮传动主要是由电动机转速和结构所决定的。由于装置的输入与输出速比差较大，再则装置采用的电动机输出轴比较短，只有通过一级圆柱齿轮传动，才能传动下级减速机构。12/28/202312龙凤热电厂电气分厂圆柱齿轮传动的优点：①紧凑，中小功率的装置中比其他传动在布置上更为紧凑。②效率高，圆柱齿轮咬合中的损耗不超过1%。③耐用，长期使用不会发生显著磨损。这些特点也是广泛采用圆柱齿轮传动的原因，为改善咬合，减少传动中产生的噪声和提高机械强度。常采用斜齿、人字齿等。二、蜗杆蜗轮传动优点：结构紧凑、传动平稳无噪声、速比高、实现电动装置的转矩控制较为简便。缺点：效率低。12/28/202313龙凤热电厂电气分厂2、箱体电动装置的箱体操作间隔较长，因此，长期搁置是电动装置运行中的一个特点，所以对箱体的密封性要求就更高。箱体的密封性包括两个方面：一是箱体内部的润滑油不得外泄。二是外部的异物不得进入箱体内。由于电动装置的部分机构需要调整，而其他部分没有调整工作量。因此，箱体结构均做成积木式，就是需要调整的与不需要调整的部分分开，使它们各自成为一个独立体，当将它们结合在一起时，又是一个完整体。12/28/202314龙凤热电厂电气分厂3、电动机电动门使用电动机作为原动机，通常采用专门设计的三相异步电动机。按照短时工作制设计，没有散热设备，具有较软的机械特性。①工作特点:因为开门与关门时需要输出最大转矩，电动机加负载后转速降低，转矩也下降，无法带负载稳定工作，所以，应使电动机空载启动，转速达到额定值后再带负载。应用中在输出端留有一定的空行程，约在120度角左右的空行程。，就可以保证电动机在轻载下启动，转速达到额定转速后带负载。既可以保证电动机工作点始终处于稳定工作区，又可以积蓄能量，去锤击输出轴，以提高电动装置开启阀门时的操作转矩。12/28/202315龙凤热电厂电气分厂②电动机的转动惯量对于强制密封阀门，在关闭时要求把操作转矩控制在规定值。如果电动机在断电后不能及时停运，就会使操作转矩迅速上升。使再次开阀时不能顺利开启。严重会损坏阀门。因此，要求转动惯量尽可能低，这对于缩短启动时间，保证锤击效应也是重要的，因为锤击效应要求有足够高的速度，这样其动能也大。降低电动机转动惯量的主要措施有：采用压力鼠龙转子，缩小转子的直径，加大转子的轴向长度等。也有采用电磁制动器的，但是制动器总是有时延的，效果不理想。根本的方法还是从结构上考虑减少转动惯量。12/28/202316龙凤热电厂电气分厂③电动机的自身热保护电动机的过载保护，即利用热继电器动作切断电源。但是这种方法会受到环境条件的影响，如环境温度、安装位置、和动作次数等。而且对于阀门专用电动机所特有的过载形式，工作频率超过允许值时造成的过载是完全不能起保护作用的。因为其是按照短时工作制设计的。比较有效的方法是在电机绕组中埋入温度继电器，一般埋在电机温升最有代表性的绕组端部，当绕组温度达到整定值时断开电源，起到保护作用。因为绝缘等级决定了，电机的绝缘允许温升也就决定了，温度继电器在使用过程中不受环境条件的影响。如温度、安装位置等.12/28/202317龙凤热电厂电气分厂4、行程控制机构在电动装置操作阀门时，利用行程控制机构，就可以准确控制阀门的开启和关闭位置。对于非强制密封阀门，可以利用行程控制机构来定位。对于强制密封阀门，开启位置可利用行程控制机构定位，关闭位置则必须使用转矩限制机构来定位。因为只有操作转矩达到规定值，才能保证阀门的严密性。若用行程机构控制阀门关闭，其结果必然是定值低关不严，定值高又易损坏阀门，因强制密封式阀门关闭位置的行程和操作转矩之间，并不存在严格的对应关系，它们之间的关系是会随环境条件而改变的，这一点在使用行程机构时必须注意。行程控制机构除了控制装置的起停位置外，还可以用来提供阀门的开关量信号，给运行人员和自动装置使用。12/28/202318龙凤热电厂电气分厂①计数进位齿轮传动的行程控制机构由于我厂均为此形式的行程控制机构，现将工作原理介绍如下。主动轮13由电动装置输出轴通过变速带动。个位齿轮1、十位齿轮2和百位齿轮3下方为20个上方为2个圆柱齿的齿轮。过桥齿轮8~10为8个齿的齿轮。个位齿1与调整轴4是紧配合，2、3与4是动配合，8与11是紧配合，1234567891011121312/28/202319龙凤热电厂电气分厂9、10与11是动配合。行程机构工作时，13带动1旋转，当1旋转一周，即主动齿13走过20个齿时，个位齿轮1上部的两个齿带动过桥齿轮10走两个齿，而过桥齿轮10同时带动十位齿轮2走两个齿，当个位齿轮旋转十周，即主动齿轮13走过200个齿时，它将带动过桥齿轮10走2.5圈，即20个齿。这时过桥齿轮10已带动十位齿轮旋转了一周。而十位齿轮2又带动过桥齿轮9走两个齿，9又带动百位齿轮走过两个齿，同理当个位齿轮1在主动齿轮13带动下旋转100圈时，十位齿轮将旋转十圈，而卑微齿轮3旋转1圈，3上部的两个圆柱齿将带动8走过两个齿，即旋转了90度角。因为8与11是紧配合，所以8将带动11上的触块5旋转90度角，去触动微动开关6。三层计数进位齿轮传动的行程机构的最大行程，为主动齿轮走2000个齿，最小调整量是一个齿，即1/2000。12/28/202320龙凤热电厂电气分厂电动装置在操作过程中，当操作转矩达到规定值时，转矩限制机构动作，使电动装置停止。它主要用于强制密封式阀门，以准确控制阀门的关闭位置。在开启方向有特殊要求的，也可使用转矩限制机构定位。转矩限制机构还可以在电动装置出现过转矩故障时，起一定的保护作用。但是有的人将转矩限制机构称为力矩保护装置，使他只起过转矩保护作用，这样做破坏了电动装置的正常工作条件，反而会造成事故。对强密门行程控制机构是代替不了转矩限制机构的，因为阀门的行程和操作转矩之间没有任何必然联系。在电动阀门操作过程中发现行程开关失灵或者由于阀门故障造成的过转矩时，转矩限制机构也会动作，以保护电动装置和阀门。5、转矩限制机构12/28/202321龙凤热电厂电气分厂①齿条齿轮结构此结构是在蜗杆轴上车有环形齿条，再用一个圆柱齿轮与之啮合，原理如图：1-齿条（蜗杆轴）2-圆柱齿轮3-键4-心轴蜗杆受力窜动，通过齿条带动圆柱齿轮做圆周运动。这样就把蜗杆的窜动（直线运动）引出，变为心轴的角位移。转矩开关的动作原理上下图的心轴为同一个，拨快4固定在心轴8上，所以心轴的角位移变成了拨快4的角位移。4去拨动微调凸轮3，通过杠杆6使微动开关9动作，去切断电源，并发出响应信号。1234齿条齿轮结构原理转矩开关动作原理23456879112/28/202322龙凤热电厂电气分厂在用螺丝刀旋动微调螺钉5时，由于微调凸轮3与微调螺钉5同轴，也就改变了微调凸轮3与拨块4之间的距离。即改变了心轴角位移的空行程，也就相应改变了切断电动机电源时蜗杆的窜动量，达到了转矩微调的目的。与微调螺钉同轴的刻度盘显示了这个微调量的变化。转矩粗调时，蜗杆是会轴向移动的，相当于蜗杆的窜动，这样就有可能使杠杆抬起，微动开关动作。这时可以将圆柱齿轮与齿条脱开，让杠杆重新压在微动开关上，再将圆柱齿轮与齿条啮合。这也是齿轮齿条结构的优点，因为它可以降低对弹簧制造精度及装配精度的要求。12/28/202323龙凤热电厂电气分厂6、手动-电动切换机构电动装置应是电动操作的，但在事故情况下以及调时过程中，手动仍是必不可少的操作手段，所以，任何电动装置都应配备手动操作机构。为了改变工况，还应有切换手段，即手动-电动切换机构按照功能分有①全手动切换②全自动切换③半自动切换我厂为半自动切换方式。半自动切换机构因为手动操作一般都是调试或事故处理情况下使用，在手动操作前增加一个切换手柄的功能，而由手动操作切换为电动操作，则是自动进行的。它保留了另外两种形式的优点，消除了缺点。因此，得到广泛应用。12/28/202324龙凤热电厂电气分厂三、阀门电动装置的控制电路电动装置的控制电路，是根据工作人员或自动装置的命令去启动电动机，操作阀门的。当阀门的运行状态符合要求时，即阀门的行程或转矩达到整定值时，控制电路又要根据行程控制机构或转矩限制机构送来的信号切断电动机的电源。所，电动装置的控制电路必须和机械部分（行程、转矩机构）相互协调一致，才能保证阀门电动装置的性能良好。1、按行程定位的控制电路生产过程中使用的阀门开启位置，基本上都是按照行程定位的，即阀门开启到规定位置时，依靠整定好的行程控制机构切断电动机电路，使阀门停止在规定位置。而阀门关闭位置的定位方式，却随阀门形式不同而异。本节只讨论行程定位的电动装置控制电路。12/28/202325龙凤热电厂电气分厂KQ、CQ-开阀关阀的接触器，KA、GA-开阀关阀的控制按钮，K、C-开阀关阀的就地按钮，KW、GW-开启关闭的行程开关。KL、GL-开启关闭的转矩开关。CK-切换开关。D-电动机。ACNBKQKQGQGQKQMKQGQGQKQKQGQKAGAKAGAKLKWGLGWCKKGGQ12/28/202326龙凤热电厂电气分厂这个控制电路具有如下特点：①按行程定位，在正常工作情况下，开阀和关阀都是靠行程开关KW、GW的常闭触点动作控制的，行程开关动作条件见表②双位控制，适用于只有全开和全关两个稳定状态的电动阀门，如果阀门是可调整的，在控制电路的电源上串联接入停止按钮TA的常闭触点，就是用三个按钮控制的可调整电动阀门控制电路。③在开阀和关阀控制电路中，接触器线圈都与另一侧接触器的常闭触点串联。这就可以避免两个接触器同时动作。④可以纠正错误的指令，在按下任一侧的控制按钮时，控制按钮的常闭触点切断了另一侧的电路，这就可以及时纠正错误的指令。在操作过程中发现原来发出的指令错误时，就可以立即按下相应的控制按钮，发出符号触点阀门状态全关全开中间KWGW”注“接点闭合接点断开行程开关动作条件表12/28/202327龙凤热电厂电气分厂正确的指令，并切除错误的指令，使控制电路按正确的指令进行工作。⑤有故障保护功能，由于这个控制电路是按行程定位的，转矩限制机构就用来作为电动装置的过转矩保护，在电动装置的运行过程中，由于行程开关工作不正常或者其他原因使阀门阀瓣卡住，则阀门的操作转矩要增大并超过转矩限制机构的整定值，使相应的转矩开关KL或GL动作。切断控制电路电源。使电动机停止运转，保护电动装置不致损坏。还可以利用转矩开关的触点发出阀门故障的告警信号。⑥在控制电路中接有就地控制按钮K和G，它安装在电动装置本体上或附近，在它们的电路中不加自保持，就地控制电路可以通过切换开关进行闭锁。12/28/202328龙凤热电厂电气分厂2、用于自动控制的控制电路ACNBKQKQGQGQKQMGQGQKQKQGQKZJKZJGZJKLKWGLGWKQGQGQSJKAGA自动手动手动自动GZJKZJGWGQLDSKKQKWHDKWGWGZJ闭锁闭锁RJWJGWKLGLABRJRJZK12/28/202329龙凤热电厂电气分厂上图控制电路用于开启位置按行程定位，关闭位置按转矩定位的电动装置。如果关阀位置也按行程定位，应将关阀电路中的接触器GQ的自保持触点由行程开关GW之前移到开关之后，即将A点的线改到B点（如图虚线所示），在修改接线的同时，行程控制机构也应重新整定。在开阀和关阀电路中都考虑了闭锁条件。根据每个阀门在运行过程中的闭锁条件引入相应的常闭触点。在电动装置控制电路中引入闭锁条件，可以提高生产过程的安全性，在这种条件下，人为的误操作可以减少到最低限度。这个控制电路是按弱电控制考虑的，装在控制盘上的按钮KA、GA，通过中间继电器转换，按钮的工作电压可以与弱电控制系统配合。自动控制信号也接在中间继电器电路中，当电动装置纳入程12/28/202330龙凤热电厂电气分厂序控制系统时，信号是由程序控制系统送来的。自动控制信号闭锁人工控制信号，当自动控制信号送入控制电路时人工控制无效，而且原发出的人工控制指令被取消，控制电路改为自动控制的指令进行操作。温度继电器WJ、热继电器RJ和自动开关ZK是用来保护电动机的过载故障、缺相故障和短路故障的。当电动机发生上述故障时，相应的元件动作，切断电动机的电源，使电动装置退出工作。3、电动装置的故障装态信号开、关阀按行程定位的电动装置机械部分发生过转矩故障时，可按下图取得信号。在这类装置中，开与关方向的转矩开关都是用来作为过转矩保护的，开阀和关阀过程中的操作转矩超过整定值时，相应的转矩开关动作，切断电源，所以直接将转矩开关的常闭触点引出来就可以反映过转矩故障。12/28/202331龙凤热电厂电气分厂在电动装置使用闪光开关SK后，通过信号灯的工况也能反映电动装置的故障情况。当电动装置在操作过程中，由于故障退出工作时，信号灯就会由闪光转为全部熄灭。这也可以作为及时发现电动装置故障的辅助手段。方法如图所示，在这个电路中由行程开关KW和GW及时间继电器SJ组成。时间继电器的整定值比电动装置的全行程时间稍长一些。当电动装置在全开或全关位置时，行程开关中必然有一个触点是断开的。而电动装置接到控制指令开始操后，两个行程开关的触点都闭合，时间继电器开始计时，如果装置在规定时间内完成操作过程，则行程开关有一个就会断开，时间继电器断电复位，不发出故障信号。若装置由于故障退出工作而不能在规定时间内完成整个操作过程，则两个行程开关的触点一直都闭合，时间达到继电器整定值时，继电器动作发出故障信号。采用时间继电器监视GLKL12/28/202332龙凤热电厂电气分厂电动装置的工况时，发出的信号是综合的效果，其中既包括电气部分的故障也包括机械部分的故障。KWGWSJ12/28/202333龙凤热电厂电气分厂四、阀门电动装置的应用1、阀门电动装置的检修维护为了保证阀门电动装置可靠工作，电动装置经过一段时间使用后应进行检修维护。电动装置的检修维护内容应包括：电气接线检查和试验，机械部分的传动啮合面和轴承应仔细检查清洗，并检查他们之间的配合情况。发现磨损时，应更换磨损的零件，行程开关动作灵活、接触良好。各电气元件的绝缘电阻合格。检修维护的内容应包括下列各项：①外观检查电动装置的外表面应清洁，无粉尘堆积，且不受汽、水、油的直接喷溅。箱体内部清洁无异物。②安装情况各紧固件牢固不松动，箱体外部所有的紧固螺丝及油孔螺丝12/28/202334龙凤热电厂电气分厂堵均不短缺并旋紧。③密封情况各密封面的垫应完整无缺损，而且压合严密。各接合面的螺钉应安装牢固、无缺损。穿线孔应密封。插接引线的密封插头应插牢锁紧。④润滑情况外壳各接合面均无漏油现象，箱体内润滑油位在规定位置。电机轴承加注润滑脂。⑤电源检查三相电源的电压正常，不应有缺相故障。自动开关和热继电器不应脱扣，⑥试验手动：将手动-电动切换机构板到手动位置，用手动操作手轮使电动装置输出轴向开阀和关阀方向转动。操作时应轻12/28/202335龙凤热电厂电气分厂松灵活，无卡阻现象。开度表和阀位远传装置的运动方向应与手轮操作方向一致，并保持同步。电动：接好控制电路的全部接线，合通电源，用电动操作电动装置向开阀和关阀方向转动。这时手动-电动切换机构应自动切换到电动方向，且动作灵敏可靠。电动装置在电动操作时，应工作平稳无异音。电动机的工作电流正常。闪光装置和各行程开关、转矩开关的工作正常，并能正确地切断电路。2、阀门电动装置的调整电动装置的现场调整工作，主要是行程控制机构和辅助部件的调整。电动装置的现场调整步骤如下：①准备工作12/28/202336龙凤热电厂电气分厂将电动装置手动-电动切换机构切到手动位置，检查操作方向无误、且无卡阻后。将阀门操作到半开位置。②电动操作切换机构转换后，电动操作时检查装置无异常。用手拨动相应的行程开关或转矩开关，应能正确地切断控制电路。③调整开阀方向的行程开关用手动操作将阀门全开。当阀门全开被卡阻后，再将阀门关闭0.5-1.5圈，以这个位置作为电动阀门的全开位置（以防阀门全开后由于温度变化引起的咬死现象）。调整行程控制机构使开阀方向的行程开关刚刚动作。对于计数式的行程控制机构，在调整时应先压下控制机构中部的闭锁螺丝，使主动齿轮和控制机构的齿轮脱开，然后按照箭头指示方向旋转控12/28/202337龙凤热电厂电气分厂制机构开阀方向的调整轴，使开阀方向的行程开关刚刚动作。最后退出控制机构中部的闭锁螺丝，使主动齿轮和控制机构的齿轮啮合。至此，开阀方向的行程开关即已调整完毕。对于不同结构的行程控制机构，应按照各自的整定方法进行整定。④调整关阀方向的行程开关这类行程定位的阀门控制电路是靠行程开关来切断的，这时阀门关闭方向的行程开关就要整定在阀门的全关位置。调整关阀方向行程开关的方法和开阀的方法相同，即首先用手动将阀门操作到规定位置，然后调整行程控制机构，使关阀方向的行程开关刚刚动作。⑤调整辅助部件需要调整的辅助部件有位置指示器、阀门远传装置。12/28/202338龙凤热电厂电气分厂位置指示器和阀门远传装置的调整主要是定上下限和方向，也就是对正阀门全关位置和全开位置，阀门远传装置的调整必须与装在控制盘上的阀位开度表一起进行，在调整前应先校正指示仪表的机械零位，并合通阀位远传电路的电源，调整时，先将阀门操作到全关位置，调整位置指示器，使他的指针正好指在全关位置。调整阀位远传电路中的调整电阻W2，使盘上的阀位开度表正好指在全关位置，然后再操作阀门开启，检查位置指示器和盘上的阀位开度表指针移动方向，应与阀门操作方向一致并保持同步，当阀门全开时，调整相应的部件，使位置指示器正好指示阀门全开位置，调整阀位远传电路中的调整电阻W3，使盘上的开度表正好指示阀位全开位置。12/28/202339龙凤热电厂电气分厂3、阀门开度表电路如图所示电路是桥式电路，电动装置中用作阀位远传的电位器W1接在一个