电动调节阀门电动装置是实现调节阀门程控、自控和遥控不可缺少的设备,其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来控制。由于调节阀门电动装置的工作特性和利 用率取决于调节阀门的种类、装置工作规范及调节阀门在管线或设备上的位置,电动调节阀供应,因此,正确选择调节阀门电动装置,对防止出现超负荷现象(工作转矩高于控制转 矩)至关重要。
通常,正确选择调节阀门电动装置的依据如下:
操作力矩:操作力矩是选择调节阀门电动装置的主要参数,电动装置输出力矩应为调节阀门操作很大力矩的1.2~1.5倍。
操作推力:调节阀门电动装置的主机结构有两种:一种是不配置推力盘,直接输出力矩;另一种是配置推力盘,电动调节阀销售,输出力矩通过推力盘中的阀杆螺母转换为输出推力。
输出轴转动圈数:调节阀门电动装置输出轴转动圈数的多少与调节阀门的公称通径、阀杆螺距、螺纹头数有关,要按M=H/ZS计算(M为电动装置应满足的总转动圈数,H为调节阀门开启高度,S为阀杆传动螺纹螺距,Z为阀杆螺纹头数)。
阀杆直径:对多回转类明杆调节阀门,如果电动装置允许通过的很大阀杆直径不能通过所配调节阀门的阀杆,便不能组装成电动调节阀门。因此,电动装置空心输出 轴的内径必须大于明杆调节阀门的阀杆外径。对部分回转调节阀门以及多回转调节阀门中的暗杆调节阀门,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。
输出转速:调节阀门的启闭速度若过快,易产生水击现象。因此,应根据不同使用条件,选择恰当的启闭速度。
调节阀门电动装置有其特殊要求,即必须能够限定转矩或轴向力。通常调节阀门电动装置采用限制转矩的连轴器。当电动装置规格确定之后,其控制转矩也就确定 了。一般在预先确定的时间内运行,电机不会超负荷。但如出现下列情况便可能导致超负荷:一是电源电压低,得不到所需的转矩,使电机停止转动;二是错误地调 定转矩限制机构,使其大于停止的转矩,造成连续产生过大转矩,使电机停止转动;三是断续使用,产生的热量积蓄,超过了电机的允许温升值;四是因某种原因转 矩限制机构电路发生故障,使转矩过大;五是使用环境温度过高,相对使电机热容量下降。
过去对电机进行保护的办法是使用熔断器、过流继电器、热继电器、恒温器等,但这些办法各有利弊。对电动装置这种变负荷设备,应该可靠的保护办法是没有的。 因此,必须采取各种组合方式,归纳起来有两种:一是对电机输入电流的增减进行判断;二是对电机本身发热情况进行判断。这两种方式,无论那种都要考虑电机热 容量给定的时间余量。
通常,过负荷的基本保护方法是:对电机连续运转或点动操作的过负荷保护,采用恒温器;对电机堵转的保护,采用热继电器;对短路事故,采用熔断器或过流继电器。
现代工业控制系统中,对调节阀的要求越来越高了,在要求较高的应用场合都会对调节阀提出切断要求,因此切断功能是调节阀的一个重要的使用功能和内在质量指标(对切断等级的划分及标准见相关资料)。在现场使 用中,往往会出现调节阀切断不好,泄漏大等故障。除因堵卡、允许压差过小而被顶开等原因造成的泄 漏增加外,绝大部分都是由于调节阀的结构缺陷和选型不当造成的。
一、结构型式的选择
双密封类调节阀(如双座阀、双密封套筒阀等)主要的缺点之一就是泄漏大。但上世纪80年代以前,由于当时较盛行套筒阀,然而,平顶山电动调节阀,不少厂家却在套筒阀上下了很 大功夫以改进结 构来降低泄漏量,使其演变成非常复杂的结构。于是,这又带来了许多不足:零件多、可靠性差、备件难、维护难、切断效果不理想等等。实际上,这是设计思路都 陷入 了误区,与其在阀体的“心脏”内作如此复杂的改动,倒不如通过外部调整来实现。因此, 应选择单密封类调节阀。这样,密封问题、可靠性问题、维修和备件问题均被一一解决了。 此时,解决矛盾的重点转化为介质对阀的不平衡力增大的问题,解决它仅需配强力活塞执行 机构、加粗阀杆即可。这种通过外部来解决的办法显然比通过内部的复杂改进要容易得多, 与其说这是办法问题,还不如说这是思路问题。 进入到九十年代,人们开始寻找结构更简单、密封更可靠的切断阀。这时,发现角行程 阀比直行程阀(单座阀、套筒阀、闸阀)更具有优越性,于是产生了三偏心切断蝶阀、全功能切断阀、硬密封切断球阀。
二、密封面的选择
(1)面对面密封:
常见的柱塞阀芯,其密封面为60℃的小锥面,阀座也是60℃的小锥面,此小锥面的宽度通 常在0.5mm~2mm之间,要密封好就必须保证两个锥面良好接触。但事实上,它始终受到加工 误差的影响(如同心度、不圆度、倾斜度等),其密封效果不十分理想。这类阀的泄漏率通常为 10-4,经过精密的研磨可达10-6,只能达到较好的密封等级。
(2)球面密封:
利用阀芯的球面转动与固定的阀座小锥面相切,它们之间为线接触,这就比上述面对面密 封的效果好。华林公司推出的全功能超轻型阀、球面密封蝶阀等就是采用这一思路来制作的,其泄漏率可达10-6~10-8,高性能的三偏心蝶阀可高达10-8,电动调节阀价格,以至零泄漏。
电动调节阀的流量特性直接影响系统的控制质量和稳定性,所以需要正确选择。
电动调节阀流量特性分理想流量特性和工作流量特性。一般制造厂所提供的流量特性是理想流量特性,而实际应用需要的则是工作流量特性。由于压降比S小于1,工作流量特性上凸。因此,在选择调节阀流量特性时,应先考虑选择工作流量特性。然后,根据实际应用选择理想流量特性。在生产中常用的理想流量特性是线性、等百分比和快开特性。而快开特性主要用于双位控制及程序控制,因此调节阀流量特性的选择通常是指如何合理选择线性和等百分比理想流量特性。
在实际使用时,调节阀总是安装在工艺管路系统中,调节阀前后的压差是随着管路系统的阻力而变化的。因此,选择调节阀的流量特性时,不但要依据过程特性,还应结合系统的配管情况来考虑。
(1)根据过程特性,选择阀的工作流量特性。常规控制器的控制规律是线性的,控制器的参数整定后希望能适应一定的工作范围,不需要经常调整。这就要求广义对象是线性的,即在遇到负荷、阀前压力变化或设定值变动时,广义对象的特性基本保持不变。因此,从自动控制系统的角度看,要求调节阀工作特性的选取原则是使整个广义对象具有线性特性,即在广义对象中,除调节阀外其余部分的特性(变送器特性、并过程特性)为线性时,应选用线性工作流量特性的调节阀(即Kv为常数);如果变送器特性为线性,而过程特性的放大系数瓦是随操纵变量的增加而减小时,则调节阀应选用等百分比工作流量特性。总之,当广义对象(除调节阀外)具有非线性特性时,调节阀应该能够克服它的非线性影响而使广义对象接近为线性特性。