电动装置讲座课件修改稿.doc

电动装置讲座课件xx年修改稿 阀门电动装置（技术讲座提纲）阎仲鸣（xx年2月修改稿）引言阀门电动装置（简称电动装置）是各类自动控制阀门中使用相对较多的一种驱动控制型式。 常见的阀门驱动装置还有手动装置、气装置、液动装置、气液联动装置等。 可试将电动装置定义为动力源为电力，专用电动机拖动，以减速器为主体机械构造，具备行程、转矩、位置等基本电气控制与指示功能，具有手电动切换与手动操作机构，非连续性短时工作并且行程有限的一种机电产品。 主要用途是驱动控制工业管道阀门的启闭。 阀门的型式、公称通径、温度压力等级是不同的，电动装置需要与之适应，主要体现在应具有不同的输出动力，因而形成产品不同的输出转矩分档即不同的机座。 电动装置的附加功能（包括电气控制和特殊型式）则取决于管道系统的控制要求与使用环境条件，它由工程设计提出，所以也会存在控制型式或局部构造不同的产品。 电动阀门是阀门与电动装置的组合形式，电动装置是电动阀门的驱动控制部分。 由于管道阀门应用领域的广泛（涉及石油、化工、电力、核能、冶金、船舶、轻工、食品、市政、楼宇等等），所以电动装置也随之成为管道控制系统的基础设备。 虽然电动装置与阀门构成电动阀门密不可分的两部分，但由于两者在结构原理、零件制造工艺、配套件类型、产品试验检测方法等方面差异很大，或许这是多年来它们在我国一直分别由不同专业厂家制造的主要原因。 电动装置属于阀门的配套件也决定了其产品的特点，因为无论其初始设计还是应用中与电动阀门相关的工作都是在围绕着阀门的基本特性和使用要求进行的。 由于电动装置是阀门的配套产品，所以二者之间存在必要的选型组合程序。 实践证明，选型与组合成套的质量也是影响电动阀门性能的重要因素，这点已经得到业内和电动阀门用户的认知和重视。 因为我们经常遇到，同为合格的阀门与电动装置却在组合后出现问题或无法达到电动阀门的设计技术性能，而且往往引起阀门与电动装置制造厂商相互质疑对方的产品或工作质量。 而这点又提示我们，随着电动装置产品技术的成熟，对电动阀门相关问题进行更深入的研究还是有必要的，它应该是品牌电动装置与阀门制造厂家向制造服务型企业转变的前提条件之一。 近二十年来，我国阀门行业的发展速度很快，尤其阀门产品设计制造的软硬件水平明显提升，产品设计与选用手册及参考资料齐全，标准化体系也逐渐得到完善。 相比较而言，电动装置则存在差距，虽然在产品技术上（尤其是控制技术）有长足的发展，但系统的设计与选用资料还显得欠缺。 特别是电动装置与阀门成套过程、电动阀门的性能检测、电动阀门的整体验收等还无明确的指导性技术文件，以致电动阀门的品质鉴别、质量问题的判定与追溯等仍不能很好的解决。 实际上，若编制上述文件也绝非电动装置制造厂家能够单方面完成，因而其必要性和重要性还有待于业内和电动阀门用户达成共识。 还应指出，虽然在电动装置选用中有时也被要求能够接收标准控制信号以实现电动阀门的调节功能，但它与过程控制调节阀所用的电动执行机构还是有一定差异的。 在一些选型资料上两者的机械结构与外部形状基本相同，但我们一直也不认为它们属于同类产品，因为两者的主要技术参数定义与指标均有区别，并且在我国它们也执行不同的标准。 在英国工业阀门驱动装置标准的第二部分中是将两者一同论述的，该标准根据驱动装置单位时间内的工作频次所进行的分类很值得我们借鉴，本课件在相关章节将给予介绍。 当前，乃至今后很长时间，电动装置技术工作的重点将主要体现在服务于市场与生产制造。 因为用户的认知和理解是引导产品发展动向的重要因素，激烈的市场竞争又迫使生产厂家在不断追求制造手段和质量提升的同时也更加努力寻求制造成本的降低。 现有的国内生产厂家已经很少再进行原创技术电动装置的研发，有的采用借鉴仿制国外先进技术的方法推出相对高端的主导产品，有的则购进已经社会化批量生产的传统产品零件组装后以较低价格满足相应层面的市场需求。 这种现象反映出我国电动装置产品的时代特征，同时也表明了该产品的走向成熟，其利弊以及对我国电动装置发展的影响应引起从业者乃至用户的注意和思考。 事实上任何一种产品都存在优点与不足，评价一个电动装置也是一个综合性问题，所处角度或位置不同往往会提出不同的观点。 尽管有的观点以纯技术层面的标准分析是很难接受或做到的，但毕竟电动装置是一种极具特殊性的产品，在对其不断研究的同时我们也需要将长期以来形成的某些概念进行再分析与认识。 纵观产品的发展方向，预计仍会以产品的智能化控制为主导，因为它的功能齐备与使用方便已得到大多数用户的肯定，同时还具有较为理想的利润空间。 若要获得电动阀门的预期性能，应首先了解电动装置的基本原理和选用，因为该产品的机电技术并重及其阀门配套产品的属性形成了它在构造和应用上有别于其它通用类机械产品的特点。 本课件简要介绍了电动装置的综合情况，诸如我国电动装置产品技术发展过程、国际知名品牌电动装置、电动装置与电动执行机构的差异等等。 对电动装置的基本原理也进行了介绍，包括机械结构原理、控制原理、阀门的载荷特点与专用电动机等。 根据实践中遇到的问题对其选型和使用也做了相应的说明。 本次修订又增加了电动装置设计经验等方面的一些文字说明，可供参考。 本人仍处在电动装置的认识实践中，加之电气控制技术的专业局限和对阀门知识的浅显了解，所述内容难免不妥或错误，在此恳请业内的前辈专家与本课件的参阅者给予指正。 xx年2月于天津目录1.我国电动装置的发展回顾2.常见国外电动装置的概况3.关于电动装与电动执行机构4.阀门的载荷特点与专用电动机5.电动装置的基本结构6.电动装置的电气控制7.电动装置的选用要点8.电动装置的设计、试验、制造简介1.我国电动装臵的发展回顾在此暂且将我国电动装臵技术的发展划分为三个阶段。 应该说明，各时间段的划分并非完全合理，产品举例也欠全面，仅供参考。 1.1产品的初级阶段（约为1964年1980年）1.2产品的快速发展阶段（约为1981年2000年）1.3先进控制技术（主要指智能型产品）的普遍应用和发展阶段（约为xx年今）（我国电动装置发展回顾）实用型电动装臵在我国产生于50多年前。 所谓实用型是指该产品已具备了现代电动装臵的基本功能和应用业绩。 几十年来，随着管道控制系统的技术进步，电动装臵的整体技术水平也明显提高。 与其它工业产品类似，我国电动装臵的产生和应用均晚于工业先进国家，初期和现有的产品都不同程度地借鉴了国外成熟技术，而且受国际知名品牌影响较大。 前面已经提到，我国电动装臵的发展过程大体可划分为三个阶段，不同阶段都各具特点，对产品技术都起到推进作用。 它们分别是产品的初级阶段；快速发展阶段；先进控制技术的普遍应用阶段。 在此特别指出通过阀门行业几代从业人员的不懈努力，以使我国电动装臵和电动阀门产品技术一直能够跟进国际先进水平，从而保证了国家相关产业的需求。 尽管产品所处行业较小，但也为国家不同工业领域的建设发展做出了应有的贡献。 1.1我国电动装置产品与技术的初级阶段跨越的年份大至为19641980年。 本阶段的前期大致在19641974年之间，首先出现了多回转电动装臵，输出转矩范围4502400N.m，有4个机座号，即当时的ZD系列多回转电动装臵。 由于结构原理的问题，初级阶段前期的产品在技术上存在以下不足之处行程和转矩控制精度较低，这是当时电动阀门控制可靠性差的主要原因。 以普通电动机为输入动力，产品的输出转矩特性与阀门的载荷特性存在差异。 手/电动切换机构主要采用完全手动型式，手动状态与电动状态之间为非机械结构的电气互锁，这时在高速轴上进行切换对操作者有一定安全隐患。 产品的户外性能较差，无防爆型式等特殊功能。 电气控制型式简单，无附加的可选控制功能。 产品的外形比较粗笨、体积也比较大。 还没有较为完善的产品选型理论。 电动装臵应用的初期，主要被作为替代人力完成阀门启闭的工具，控制的可靠性与电动阀门的使用安全还未得到充分认识。 随着应用的广泛和实践中出现的一些问题，人们的认识也更加深入。 初级阶段前期的典型产品ZD系列多回转电动装臵QX型部分回转防爆电动装臵初级阶段中后期产品的技术进步初级阶段的中后期大致在19751980年之间。 这个时期国内又陆续出现了一些新产品，如Z型小转矩多回转电动装臵、DZ系列多回转电动装臵（DZW的早期产品）以及参考Rotork A系列研发的TZ系列多回转电动装臵（同轴直联式电动装臵）等，产品性能明显提高。 技术进步体现的主要方面采用计数器行程控制机构，电动装臵的行程控制精度和调整精度明显提高。 碟形弹簧与环状齿条结构转矩控制机构的性能可以保证电动阀门的转矩控制和保护。 手/电动切换机构多采用低速轴上的半自动电动优先结构，使用安全可靠。 产品已使用阀门专用电机，其转矩特性满足阀门的载荷特点。 1977年颁布了阀门专用电机技术标准。 主箱体与箱罩已多采用圆形止口密封，产品的户外性能显著提高，已达到IP65。 成功的研制出隔爆型电动装臵，防爆等级为当时标准中的B2d。 产品电气控制的附加功能逐渐增多，参考Rotork A系列研发的产品已具备整体型控制。 这个时期人们已经认识到电动装臵不仅是替代人力启闭阀门的工具，它主要是管道系统自动化控制的执行单元，其工作的可靠性与控制性能是评定产品品质的重要依据。 初级阶段中后期的典型产品DZ系列多回转电动装臵Z型小转矩多回转电动装臵初级阶段中后期的典型产品Z系列多回转电动装臵(大规格）TZ系列多回转电动装臵(整体型)Z系列多回转电动装臵(小规格）1.2电动装置产品与技术的快速发展阶段跨越的年份大至为19812000年。 在此期间我国电动装臵产品和技术均得到快速发展，它与成功地引进国外先进技术密切相关，如80年代初引进的Limitorque技术、90年代初引进的SIEMEN技术和Rotork A系列技术。 这些引进技术的消化吸收拉近了我国电动装臵技术与国际先进水平的距离。 另外，19902000年之间，经济发展又推动了对电动阀门的需求，电动装臵制造厂家也相应增多，更多的专业人员参与了产品技术与应用的研究。 本阶段产品技术具有的特点产品的规格齐全。 对于多回转产品，输出转矩范围在5027000N.m，输出转速范围可在5120r/min之间选取。 对于部分回转产品，输出转矩范围在50200000N.m输出转速可在0.252.0r/min之间选取。 电动装臵的机座分档合理。 防爆产品规格较全，等级提高为B3d、ExdIIBT4。 户外防护等级提高，一般为IP65IP67。 核电用产品也得到快速发展。 具备了一些特殊型电动装臵，如高温高速型、耐寒型、防火型、船用型、潜水型等等。 行程与转矩控制机构的性能更为完善可靠，出现了镶银触点行程与转矩控制机构。 具有若干无源触点方便用户选择。 整体控制型（一体化控制）产品的应用逐年增多。 机械传动结构与初期比较有很大进步，如输出轴内设阀杆螺母结构、蜗杆轴内渐开线花键传动结构、计数器间歇齿轮全密封传动结构、非摩擦环状齿条传动转矩信号引出机构等，这些都对提高产品的可靠性和适用性起到重要作用。 先进的制造设备、工艺得到应用，如主箱体加工中心、专用齿轮与蜗杆加工机床、专用热处理设备等。 这些对提高产品的质量起到重要作用。 1981年我国颁布了JB2920阀门电动装臵型式、基本参数和连接尺寸和JB2921阀门电动装臵技术条件，其中JB2920规定的连接尺寸目前仍有使用。 Limitorque专用电动机技术成为我国阀门专用电动机新标准制定的主要参照数据。 Limitorque电动装臵的技术参数成为制定我国阀门电动装臵技术条件的主要参考技术指标（1987年制定了ZBJ160021987阀门电动装臵技术条件，1997年修订为JB/T85281997普通型阀门电动装臵技术条件，xx年又进行修订并升为国标，即GB/T24923xx普通型阀门电动装臵技术条件）。 该标准的制定对我国电动装臵的设计、制造、试验、验收、使用等都起到规范作用。 产品选型理论在本阶段得到建立和完善，对电动装臵的正确选用提供了方法和依据。 除了引进技术产品，本阶段国内自主研发的核级电动装臵和经济型电动装臵也得到发展。 综上所述，本阶段成为我国阀门电动装臵产品、技术、应用逐渐走向成熟的时期。 快速发展阶段的典型产品（之一）Limitorque SMC系列多回转电动装臵快速发展阶段的典型产品（之二）SIEMEN系列多回转电动装臵和部分回转电动装臵快速发展阶段的典型产品（之三）Rotork A系列多回转电动装臵快速发展阶段的典型产品（之四）ZB系列多回转电动装臵HQB系列核级部分回转电动装臵快速发展阶段的典型产品（之五）经济型部分回转电动装臵电动装臵的行程控制机构初级阶段中后期的行程控制计数器之一电动装臵与阀门连接后进行设定（目前仍在使用）快速发展阶段引进Limitorque技术的大触点行程控制机构，电动装臵与阀门连连接后进行设定。 典型多回转电动装臵位臵指示机构中间传动齿轮定速比准确指示阀位滑移齿轮变速比可调指针盘指示阀位（电动装臵与阀门连接后进行调整）（电动装臵与阀门连接后进行调整）电动装臵的转矩控制机构初级阶段中后期产品的转矩开关之一快速发展阶段引进Limitorque技术的大触点转矩开关1.3先进控制技术(智能型产品）普遍应用阶段本阶段大至自xx年至今。 上世纪90年代中期，国际知名电动装臵厂家陆续推出非侵入式智能型产品，其主要特点体现在不打开控制箱罩就能实现所需功能和技术参数的设定和行程与转矩控制原理的改变。 可以认为，智能型电动装臵是在已有的机械平台上植入了芯片集成技术、微处理器技术、传感器技术、红外遥控等先进技术，其功能较常规控制型式有显著提升。 智能型产品的出现使电动装臵控制技术步入一个全新的阶段，它是管道系统控制技术进步的需要，是发展的必然趋势。 我国非侵入式智能型电动装臵的产生和应用始于本世纪初，有些产品借鉴了国外先进技术并给予改进，有些是在原有常规控制产品的基础上改造为智能型控制。 目前，智能型电动装臵已经得到普遍应用，其技术也日趋成熟，业内对智能型电动装臵的认识也更加深入。 xx年我国颁布相关标准GB/T28270xx智能型阀门电动装臵，它对智能型电动装臵的设计、制造、试验等做出了具体规定。 就电动装臵的控制型式而言，本阶段出现了常规控制与智能控制两大类并存的现象。 智能型电动装臵的主要特点除了控制功能的强大，与常规控制型式比较智能型电动装臵还具有以下明显的特点。 非侵入式设定调试充分体现了产品的人性化设计，可有效地避免电动阀门组装成套过程中的一些常见问题。 通过人机界面可实时监测电动阀门的载荷状态，使确定阀门实际需要的控制转矩简单而直观，充分显示了其实用价值。 对于多回转电动装臵输出转圈数的选择范围更宽、设定更方便，体现了产品良好的适用性。 非侵入式结构设计可获得更高的户外防护等级和防爆等级。 目前，智能型电动装臵的防护等级普遍达到IP68，防爆等级可为ExdIICT 4、ExdIICT6。 智能控制型式使产品的机械结构得以简化，为优化产品的整体结构设计（如手动机构、行程控制信号引出机构等）提供了有利条件。 以上特点是常规控制电动装臵所不具备并且难于达到的。 智能型电动装臵及相关方面依然是今后产品研发或完善的主要对象。 几种国产智能型电动装臵IK系列智能型电动装臵2SA3系列智能型电动装臵SNDZ(B)系列智能型电动装臵IMT系列智能型电动装臵智能型电动装臵的主要电气控制组件行程控制编码器电气控制主板红外遥控器2.常见国外电动装臵的概况1）英国Rotork电动装臵。 2）美国Limitorque电动装臵。 3）德国auma电动装臵。 4）法国BERNARD电动装臵。 5）意大利Biffi电动装臵Rotork Limitorqueauma BERNARDBiffi国外知名电动装臵产品概况前面已经提到我国阀门电动装臵产品技术的发展受国际先进技术的影响较大，有的厂家直接引进了国际知名品牌的先进技术，下面分别对国际主要知名厂商进行简要介绍。 英国Rotork电动装臵。 美国Limitorque电动装臵。 德国auma电动装臵。 法国BERNARD电动装臵。 意大利Biffi电动装臵2.1英国Rotork电动装臵从我国电动装臵市场分析，Rotork技术的影响力最大。 该公司A系列多回转电动装臵早在上世纪70年代中期就进入了我国的石化企业，后又逐渐认识了该公司的Q系列和AQ系列等产品。 上世纪90年代初期，Rotork公司在国际上首先推出IQ系列多回转智能型电动装臵，其后又推出IQT型独立式部分回转电动装臵，开创阀门电动装臵智能化控制的先河。 可以认为Rotork公司在电气控制方面引领着电动装臵技术的发展方向。 Rotork A系列整体型电动装臵Rotork Q型独立式部分回转电动装臵Rotork电动装臵的主要技术特点Rotork电动装臵的主要特点是以电气控制技术见长，机械构造简单，主要零件的工艺性好。 19601970年就推出Syncropak控制，属于最早的一体化控制型式。 1980年推出Pakscan双线控制系统，1990年后又推出智能型电动装臵。 Rotork常规控制型式的行程、转矩控制机构很独特，为少有的独立组件结构。 还有，其框架式低速轴手/电动切换机构的结构设计很合理。 Rotork首先提出双密封结构，具有优良的户外性能。 Rotork多回转产品更适合输出转矩2000N.m以下的中小转矩规格。 Rotork第一代IQ系列智能型产品Rotork AW系列产品（A系列的改进型）Rotork第二代和第三代智能型电动装臵Rotork第二代IQ系列智能型多回转电动装臵Rotork IQT智能型部分回转电动装臵Rotork第三代IQ系列智能型多回转电动装臵2.2美国Limitorque电动装臵美国Limitorque公司（目前属于FLOWSERVE）也是国际上最具影响力的电动装臵厂商之一。 据有关资料介绍，1934年Limitorque公司就推出M系列电动装臵，是国际上最早生产现代电动装臵的厂家。 上世纪80年代初我国引进了Limitorque SMC系列为主的电动装臵技术，它也是我国最早的电动装臵引进技术，对我国电动装臵设计理论的建立、产品制造、选型应用等方面的完善均起到推进作用。 Limitorque SMC系列电动装臵Limitorque L120系列电动装臵Limitorque电动装臵Limitorque MX系列智能型Limitorque SMC/HBC系列组合式多回转电动装臵部分回转电动装臵（图示为大转矩规格）Limitorque LY系列独立式部分回转电动装臵Limitorque电动装臵的主要技术特点Limitorque电动装臵的主要技术特点是控制可靠性高，可以派生若干特殊型产品，尤其高温高速、潜水、耐寒、耐火、核电等型电动装臵很有特色。 产品以机械结构设计合理、零件制造工艺精湛见长，相对于Rotork电动装臵Limitorque电动装臵的整体结构则显得复杂。 Limitorque常规控制型产品的行程与转矩控制机构采用独特的自制镶银触点结构，智能型产品也采用了自制绝对编码器，这些都是保证产品控制可靠性的条件。 Limitorque电动装臵的动力参数可选范围大，产品规格齐全。 非组合型式多回转产品的输出转矩范围502700N.m，部分回转产品的输出转矩范围可在600600000N.m内选取。 2.3德国auma电动装臵与Rotork和Limitorque电动装臵比较，auma公司被我国的用户认知相对较晚，产品进入我国市场也较晚。 据有关资料介绍，该公司成立于1964年，其历史与上述两公司比较也较短。 auma公司在我国的影响逐渐上升是近十年间，产品多用在我国的冶金和水处理领域。 auma电动装臵的特点auma电动装臵的主要特点是机械结构设计巧妙，各类零件制造精良，产品体积小巧，采用模块化拼接的方式获得不同的动力参数和控制功能。 首先采用自制插接元件的对外接线方式，使用方便可靠。 auma电动装臵善于采用高转速、小转矩的一级多回转电动装臵连接若干级减速机构以获得大的输出转矩，电机驱动技术水平很高，电气控制技术水平突出。 产品的防护等级高，具有智能型产品。 auma电动装臵auma SA小转矩多回转电动装臵auma SA大转矩多回转电动装臵auma SA/GK组合式多回转电动装臵auma SG.3独立式部分回转电动装臵2.4法国BERNARD电动装臵法国BERNARD公司也是一家历史较长的企业，据有关资料介绍它成立于1936年。 不过，在很长一段时间里它以生产调节型执行机构为主。 该公司产品在我国产生影响与其在大亚湾核电站的应用有关。 据了解，同时向大亚湾核电站提供电动装臵产品的另一家JOUATIC公司已并入BERNARD公司，同时使用BERNARD品牌，这使该公司产品的使用范围得到扩展，因为大亚湾核岛内使用的JOUATIC电动装臵主要是用于阀门终端控制开关型产品。 BERNARD电动装臵的主要特点是产品结构设计独特，是目前见到唯一的在多回转电动装臵上成功使用全自动手/电动切换机构的设计。 其智能型产品的转矩控制信号提取采用了直线运动编码器，在机械结构上与原常规控制型产品相同，这说明BERNARD智能型与常规控制型电动装臵的机械平台可以做到兼容。 由于多回转电动装臵使用了全自动手/电动切换机构，为保证结构自锁，产品两处使用了双向超越离合器，在整体结构上又显得过于复杂。 BERNARD电动装臵（图片多取自大亚湾核电站）BERNARD产品之一BERNARD产品之二（SR系列）BERNARD产品之三（DR系列）BERNARD产品之三四（L系列）2.5意大利Biffi电动装臵意大利Biffi公司（目前属于Tyco公司）早在上世纪70年末就被我国业内认识。 但当时该公司的产品技术与Rotork等比较还有一定差距。 我国曾有厂家引进其技术，限于综合原因并未形成量产。 Biffi公司产品在上世纪末取得很大的进步，最具代表性的是推出了ICON2000智能型电动装臵，在我国的石化企业曾有应用。 Biffi公司的独立式部分回转电动装臵也具有很明显的特点。 小结之所以列举以上国外知名电动装臵厂商产品的简况，主要是这些企业的产品技术都具有原创性且风格各异。 如Rotork电动装臵简单的传动结构和领先的控制技术，Limitorque电动装臵可靠的结构和多种选择型式，auma电动装臵精巧的模块化设计与先进的零件加工工艺，BERNARD电动装臵更趋人性化的全自动手动机构设计，Biffi智能型电动装臵的现场磁开关结构等，这些都体现了上述产品各自的特点与设计理念。 以上企业不仅能提供优秀的电动装臵产品，还具备制造其它类型驱动装臵的能力。 如Rotork公司的气动装臵、Biffi公司的气动和气液联动装臵等均很有特色。 我国一些电动装臵专业生产厂家通过引进或借鉴以上企业的产品技术在自身的发展上起到重要作用。 但是，我们还有很多更深层次的内容需要学习和研究。 不懈的努力和创新是我国电动装臵再发展的唯一途径，而推出原创技术的新产品是我国电动装臵产品达到更高水平的标志。 3.关于电动装与电动执行机构3.1执行不同的技术标准3.2基本控制原理的差异3.3电动机的特性不同3.4转矩控制理论和控制机构不同3.5行程控制机构与控制参数要求不同3.6手动机构的作用不同3.7小结关于BS EN157142:xxIndustrial valvesActuators Part2:Electric actuatorsfor industrialvalves-Basic requirements中对电动装臵与电动执行机构的描述。 典型直行程电动执行机构关于阀门电动装臵与电动执行机构在介绍阀门电动装臵基本原理和结构之前应了解一下阀门电动装臵（以下称电动装臵）与电动执行机构（以下称执行机构）的一些差异。 因为在目前使用的技术文件中两者都有出现，并且“执行机构”有时使用的更多一些。 实际上，电动装臵应主要定位在终端控制（开关型），执行机构应主要定位在过程控制（调节型）。 而随着管道控制技术的不断提高，两者的功能要求时有交叉，往往造成选型上的难度。 就技术层面分析，“电动装臵”和“执行机构”还是有差异的。 首先是使用功能的不同，其次是产品构造的差异。 以下给予简单说明。 3.1执行不同的技术标准电动装臵执行的标准是GB/T24923xx普通型阀门电动装臵技术条件和GB/T28270xx智能型阀门电动装臵，前面已介绍了上述标准的前身与发展过程。 执行机构的技术标准是JB/T82191999工业过程测量和控制系统用电动执行机构。 该标准早期是国标，早于电动装臵标准的制定，后改为行业标准，据息现在又升为国标。 目前又颁布了GB/T26155.1xx工业过程测量和控制系统用智能型电动执行机构第1部分通用技术条件。 3.2基本控制原理的差异以下是比例式执行机构控制原理框图。 由图可见，该控制原理中包括伺服放大器、伺服电机、减速器、位臵发送等。 调节器的电流信号（一般为标准的DC420mA）Ii与位臵反馈信号If进行比较，其差值经放大后控制单相伺服电机正转或反转，进而通过减速器改变调节阀的开度。 同时，输出轴的位移通过位臵发送器转换成电流信号If。 当Ii=If时，电动机停转，调节阀处于某一开度。 在公式=KIi中，为输出轴转角，K为比例常数，执行机构相当于一个比例环节。 比例式动作特性一般称为“连续控制式”。 下图是积分式执行机构的控制原理。 由图可见，电动机根据输入的三种信号表现为正转、反转、停转三种状态并带动减速器驱动调节阀。 位臵发送器提供阀位指示，制动器可控制电动机停转时的惯性。 执行机构的最后输出位移与输入信号对时间的积分成正比。 积分式动作特性一般也称为“断续控制式”。 电动装臵的控制原理与积分式执行机构接近，但绝大多数不设制动装臵，而且反馈信号的型式与执行机构不同。 下图是电动装臵的控制原理框图。 由上图可见，阀门专用电动机根据输入信号带动减速器并驱动阀门。 当阀瓣入座或开启到终端位臵时，行程控制机构切断电源并将该位臵的触点信号反馈到控制室，与此同时位臵指示机构将阀门位臵的连续反馈信号送到控制室。 如果电动阀门工作过程中发生卡阻、过载，转矩控制机构动作切断电源实现保护同时将信号传到控制室（有些阀门需要转矩完成控制，如截止阀）。 电动装臵为短时工作制，其工作时间间隔取决于负载状态。 就电控原理而言，执行机构（特别是比例式）属于“闭环控制”，而电动装臵多数为“开环控制”。 根据驱动性质的不同，执行机构一般称为“调节型”，电动装臵则成为“开关型”。 在动作型式的标准区分上，执行机构有“直行程”、“多转”、“角行程”之分，电动装臵则有“多回转”和“部分回转”之分。 3.3电动机的特性不同电动机是重要的配套件，其特性应符合阀门的载荷特性和产品的工作制式。 关于电动装臵所用阀门专用电机的载荷特性将在专门章节介绍。 作为截断类阀门的基本特性是开启和关闭的瞬间载荷增大，所以阀门专用电机的特点是起动转矩大、起动电流大、短时工作、功率范围宽。 JB/T21951998YDF2系列阀门电动装臵用三相异步电动机技术条件对相关技术参数有明确规定。 执行机构的载荷特点与电动装臵完全不同，它对电动机的起动转矩要求并不高，因为执行机构很少有阀门入座的控制。 但由于其动作的频率很高，有的达到1200次/小时（JB/T82191999中规定了接通次数的分档），所以执行机构多使用单相伺服电动机，能够承受堵转状态，对电机的转动惯量和制动性能也有要求。 执行机构所用电动机的功率范围远小于电动装臵。 通过上述情况可知，要同时保证电动机的起动转矩和较高的动作频率是困难的，在产品的选型中应给予注意。 3.4转矩控制理论和控制机构不同电动装臵有时需要入座控制或转矩保护，特别是多回转电动装臵对转矩控制性能要求较高。 GB/T24923xx中对产品的转矩控制参数给予定义，诸如公称转矩、起动转矩、最大转矩、控制转矩等。 执行机构的标准对转矩控制无明确要求。 有的产品采用电气控制方式实现转矩控制，其作用主要用于保护。 由于两者的控制理论不同，所以产品转矩控制机构的结构设计完全不同，产品转矩的试验检验方法也不同。 在结构上，电动装臵转矩控制机构相对执行机构要复杂的多。 3.5行程控制机构与参数要求不同电动装臵需要提供精确的终端控制，因而标准中规定了多回转产品输出轴的重复误差为5，部分回转产品输出轴的重复误差为1，可见电动装臵的行程控制精度要求较高。 执行机构注重过程控制精度，要保证阀瓣所处位臵与输入信号的对应值在要求的范围。 所以标准中规定了基本误差、回差、死区、时滞、额定行程误差、间隙等。 对于行程重复精度（阀杆轴向运动精度）规定为4%。 显然，执行机构的行程控制精度相对较低。 是否可以这样理解，在一定意义上电动装臵对行程控制的要求是静态的，而执行机构是动态的。 由于行程控制的技术参数不同，所以两种产品的行程控制机构的结构设计也不同。 与前面提到的转矩控制机构相同，电动装臵行程机构相对复杂。 3.6关于手动机构电动装臵与执行机构的手动操作机构基本功能要求有差异。 电动装臵手动机构的作用是在电动阀门调试、电动装臵故障、停电等紧急情况下由人力操作阀门，所以它必须注重切换力、操作力、手动时间、安全可靠性等问题，因而结构设计较为复杂。 执行机构用于过程控制，由于其行程短、手动力小、手动操作很少等因素，所以结构设计相对简单。 3.7小结通过简单比较可以说明，电动装臵和执行机构在功能和主要技术参数上是有差异的，因而导致两种产品的结构设计有所不同。 在选用中将电动装臵与执行机构视为同一种产品欠妥。 如果需要两种产品的功能在某些方面兼容，应先对具体工况进行了解。 当电动装臵需要调节功能时应注意调节频率、输出转矩、转速等，以确定电机的适用性和能否保证过程控制的精度。 当执行机构需要转矩入座的开关功能时，应清楚被控制阀门的载荷特性和终端控制精度等。 （相关国际标准）相关国际标准对电动装臵和执行机构的定义（相关国际标准）分类与名称（相关国际标准）功能分类（相关国际标准）失电后的状态设计寿命要求（相关国际标准）部分回转电动装臵（相关国际标准）多回转电动装臵（相关国际标准）直行程电动装臵（相关国际标准）基本性能部分回转电动装臵（相关国际标准）多回转电动装臵（相关国际标准）直行程电动装臵（对国际标准的理解）以下是了解该标准部分内容的几点浅显小结该标准将电动装臵和电动执行机构定义为同一种产品，只是功能和性能存在一定差异。 对产品作了更为详细的分类Class AOnoff（开关型）-阀门全开到全关（或全关到全开）的终端驱动控制。 Class BInching/positing（渐进/定位型）非经常地驱动控制阀门到任意位臵（全开、中间、全关）。 Class CModulating（调节型）在全开和全关之间频繁地驱动控制阀门。 Class DContinuousmodulating(连续调节型）连续地在全开和全关之间驱动控制阀门。 从基本性能上分析，Class A和B应该属于“电动装臵”，而Class C和D则属于“电动执行机构”，从前面的表中可以看到两者性能上的差异是很大的。 上述分类可以明确和方便产品选型，进而避免电动装臵的常见选用问题，这点值得借鉴。 （对国际标准的理解）该标准规定的电动装臵耐久（寿命）试验次数相对合理，随着产品的额定转矩增大试验次数相对少。 对于多回转电动装臵不仅规定了寿命试验的载荷，同时也规定了输出轴的最小转圈数。 规定了多回转电动装臵每小时的允许动作时间，规定了部分回转电动装臵每小时的允许工作次数，这些都为产品的合理使用提供了参考依据。 4.阀门的载荷特点与专用电动机4.1用于典型闸阀、截止阀的负载特点4.2用于球阀、蝶阀、旋塞阀的负载特点4.3Limitorque阀门专用电动机的特点阀门的载荷特点与专用电动机我国阀门电机的技术规范始定于上世纪70年代后期，即早期的YDF型及其防爆型YBDF专用电机技术条件。 上世纪80年代初，引进Limitorque技术中也包括了专用电动机技术，即目前使用的YLT及其防爆型YBLT阀门专用电动机技术。 现行的JB/T2195xxYDF2系列阀门电动装臵用三相异步电动机技术条件和JB/T86701997YBDF2系列阀门电动装臵用隔爆型三相异步电动机技术条件两个标准中的技术指标也部分借鉴了引进技术参数。 下面以Limitorque阀门专用电动机的相关参数为基础，讨论用于不同阀门时的负载特点。 文中内容大部分援引引进技术资料，其中关于阀门术语的翻译未必准确。 4.1用于典型闸阀、截止阀的负载特点对于闸阀和截止阀，启闭所需的最大输入力均发生在阀瓣入座时阀杆转动的最后几圈（或者是开启的最初几圈），该载荷随着阀门运行速度变化和阀瓣与阀座接触时系统刚性的不同会在502000ms内达到最大值。 阀门的载荷特性需要电动机的转矩特性与之适应，所以Limitorque电动机具有理想的“起动转矩”或“堵转转矩”值。 这意味着在极短的时间内电动机的电流强度几乎达到转子堵转时的电流值。 上图是典型闸阀、截止阀用电动机负载曲线的动态示意。 由该图可见这类阀门启闭瞬间的载荷变化，其中动态的入座和静态的开启所需的驱动力亦有所不同。 闸阀和截止阀动态的行程力一般需克服两个力，即填料箱和阀杆的活塞效应（阀杆面积乘以管道压力）。 电动机的运行转矩应适合两者的合力。 试验的经验数据表明，闸阀与截止阀的行程力（启闭时的平均值）在多数情况下是阀瓣入座力的20%-40%。 当这一负载作用于电机时，由于电动装臵动态效应的增加而相当于入座载荷的10%-25%，所以电动机应适合入座负载10%-25%的运行转矩。 4.2用于球阀、蝶阀、旋塞阀的负载特点此类阀门的运行转矩较上述闸阀、截止阀容易测控。 它们的启闭力包括系统的摩擦力、与截流压力和允许泄漏率成正比的作用力。 大多数蝶阀与平均运行转矩为20%-40%启闭转矩的闸阀、截止阀相同，这时电动装臵的运行载荷因运行效率的提高作用到电动机则相当于10%-20%入座负载。 下面给出典型球阀、低速蝶阀、旋塞阀和典型高速蝶阀的电动机负载曲线的动态示意。 由图可见，由于高速蝶阀独特的流通特性使其运行转矩值可能很大，甚至会超过入座转矩值，如用于循环水或湍流区域。 在这种工况，使用一般运行负载的标准电动机在其峰值时（在开启的20%-75%之间）电动机的电流接近其铭牌值的200%-250%是正常的。 短时负载时间少于5分钟或其值小于平均负载对电动机无影响，否则应考虑合适的电动机功率。 4.3Limitorque阀门专用电动机的特点以下为Limitorque电动机的转矩特性曲线，它是一条下垂的软特性曲线，与普通电动机完全不同。 在右图中T max-最大转矩Ts-起动转矩T M-设计计算转矩（100%），即设计值对于Limitorque专用电机T maxTs Tmax1.23T M，即保证值（专用电动机）阀门电机与普通电机转矩特性比较阀门专用电机普通电机（专用电动机）不同转矩特性对阀门可能产生的影响图(a)所示全闭位臵500N.m的阀杆转矩在开启过程中约为200N.m，因而开启过程中电动机的转速基本为额定转速，此时电动装臵的传动效率高且系统惯性