电动阀门常见问题及产生原因

1、·设备大观·电动阀门常见问题及产生原因Normal Troubles and Causes of Electric Valves王东睿 郝秀平 曹式录( 天津市阀门公司 ,天津市 ,300251) 摘 要 电动阀门在使用中常见的问题有 :电动装置参数选择不当 ,造成输出转矩过大或过小 ,引起薄弱结构发生破坏或电动装置的电动机烧毁 ;电力设计院 、成套单位 、制造厂家技术沟通不够 ,使设计院对电动阀门的电控系 统的设计与产品实际的电控系统不一致 ,造成产品不能使用 ;反馈信号与阀门实际位置不统一 ,阀门的自馈性能较 差 ,控制精度低等 。电动阀门产生上述问题的原因是多方面的

2、,它涉及到产品的选型 ,阀门与电动装置组合配套 , 产品制造等各个环节 。要避免上述问题的发生 ,用户在选型时必须加以注意 ,同时必须制订电动阀门成套后的技 术标准 。 关键词 电动阀门 成套 问题 原因电动阀门由阀门与阀门电动装置 2 部分构成 ,广泛应用于电厂关键辅机设备管道系统中。因为阀 门与电动装置分别由不同厂家生产 ,所以两者的组 合过程称之为“成套”。就电动阀门的结构而言 ,阀门部分的结构相对 简单 ,而电动装置的结构则较为复杂。除了机械传是输出转矩选择过大 ,一旦电动装置的控制失灵则极易造成阀门局部结构破坏 ,尤其是多回转阀门更 是如此。根据我国阀门电动装置行业标准 JB/ T8

3、528 1997普通型阀门电动装置技术条件,电动装置最 大输出转矩 Mmax为 :动部分 ,阀门电动装置还具有电气拖动部分、行程控 制机构、阀门位置指示机构、阀位信号反馈机构、转 矩控制机构等。所以 ,问题多发生在阀门电动装置 上 ,而这些问题往往影响用户的正常使用 ,甚至引发Mmax = Tmax i式中 Tmax 电动机最大转矩 ,N·m ;i 电动装置传动比 ; 电动装置启动效率。(1)整个管道系统故障。电动阀门产生问题的原因是多方面的 ,它涉及 选型、设计、制造、成套等环节 ,本文仅就其常见问题 及产生原因进行分析。1 电动装置动力参数选择不当根据用户反馈的信息 , 多回转型

4、电动阀门 ( 闸 阀、截止阀类) 及部分回转型阀门 ( 球阀、蝶阀类) 都 曾发生过因动力参数选择不当而无法使用的情况。 阀门电动装置动力参数选择不当会使电动阀门出现 2 种情况 : 一种是因输出转矩选择过小而使被控阀门启闭困难 ,这时容易使电动机烧毁 ;另一种则电动装置的最大使用转矩 ,即电动装置铭牌转 矩 Mcmax 与最大转矩 Mmax 的关系为 Mmax = ( 113 118) Mcmax 。也就是 ,当某电动装置铭牌所示转矩值为 100 N·m 时 ,一旦使用有误或控制失灵 ,它的最大 转矩值 Mmax应在 130180 N·m 之间。由于一般情况选择阀门开启、

5、关闭时所需的驱 动力基本接近或等于电动装置的 Mcmax ,因而 Mcmax 选择过小就会产生驱动力不足的现象。电动阀门驱动力不足主要表现在阀门开启和关 闭的瞬间 ,电动装置的转矩控制开关动作并切断电 源。如果此时用户将转矩控制开关向增大输出转矩 方向调整 ,并且该电动装置的最大转矩 Mmax仅稍大版社 ,19752 SD165 81 电力建设施工机具设计基本要求 输电线路施工 机具篇3 GB6892 86 工业用铝及铝合金热挤压型材4 杜庆华 ,等. 材料力学. 人民教育出版社 ,19635 黎桂英 ,等. 铝及铝合金型材与制品. 广东科技出版社 ,19956 第一汽车制造厂设备修造分厂生产

6、组. 机械工程材料手册. 机械 出版社 ,1970收稿日期 :2000 - 08 - 14于 113 倍的 Mcmax ,这就使电动机经常处于超负荷运 行状态。如 (1) 式所示 ,当传动比 i 与传动效率一 定时 , Mmax的变化取决于电动机轴头最大转矩 Tmax 。 阀门专用电动机的运行转矩一般等于 (20 %40 %) Tmax ,上述情况造成电动机实际运行转矩值增大 ,从 而影响其寿命。阀门专用电动机长期超负荷运行容易烧毁 ,我 国华北某电厂进口的电动阀门电动机经常因过热烧 毁 ,这与电动装置输出转矩值选择过小有一定关系。反之 ,如果转矩 M 值选择过大 ,并且该电动装 置的最大转矩

7、 Mmax = 118 Mcmax ,这时一旦相序接反或行程与转矩控制失灵 ,则会使电动装置的实际输 出转矩瞬间大大超过阀门所需驱动力。这种现象极易使阀门薄弱部位结构破坏 ,如多回转阀门的阀杆、阀架等处发生损坏。某电厂高加系统 4 个相同规格的高压电动阀门 在试车时阀架全部断裂 ,其原因不仅与阀架结构设 计有关 ,同时与电动装置转矩选择过大也有一定关 系。实际应用中 ,输出转矩选择过大比选择过小造 成的危害大。因为输出转矩过小只可能烧毁电动机 而不会造成其他破坏 ,同时选择不当的情况容易发 觉。而输出转矩选择过大可能会使该电动阀门薄弱 部位结构破坏而无法使用 ( 手动与电动都无法操 作) ,进

8、而影响到整个管道系统的工作。对于重要阀门 ,在电动装置选型时可对 M cmax和Mmax提出具体要求。只要在使用状态下允许传动比i 稍有变化 ( 即输出转速可在一定范围内变化) , 就 可以有效地将 Mmax/ Mcmax 调整到最佳值。从公式 (1) 知 ,影响 Mmax的 3 个因素中 , Tmax是输入动力产 生的 ,在不同档次的阀门电动机功率下 , Tmax有不同 的值 ,所以在确定了 Mmax/ Mcmax比值后 ,则可通过调 整传动比 i (变换齿轮或蜗轮速比) 来保证。这样可 使电动装置的 Mcmax与 Mmax都达到最理想的数值。 另外 ,电动装置的输出转速也是一个动力参数 ,

9、 它也会影响电动阀门的启闭时间。在电动阀门的电 动装置选型中对其输出转速应给予注意。如果管道 系统允许 ,应尽量选择较低的输出转速 ,因为这样不 仅可以相对降低驱动电动机的功率 ,同时又能减小多回转阀门阀瓣入座时可能产生的冲击。2 电控原理与电气接口问题由于电力设计院、成套单位、制造厂家三方没有 在技术上沟通 ,有可能发生设计院对阀门电动装置电控系统的设计与制造厂的产品实际电控系统不一 致 ,影响了电动装置的使用。电动阀门的电控原理 与系统设计不统一的例子是较多的。实践证明下述 2 种方法是可行的 ,一种是设计 院的电控原理图直接下发到电动装置制造厂 ,由制 造厂按设计要求制造 ; 另一种方法

10、是电动装置厂家 根据基本要求提供控制原理和系统图再由设计院认 可修改 ,而后制造厂按认可图进行制造。采用上述2 种方法的电动阀门一般不会发生电控原理和系统上的矛盾。根据我们的实际经验 ,电动阀门所用电动装置 在选型、订货时应标明下述对电气控制的要求 : ( 1) 行程控制的触点数及其状态 ,是否需要阀门中间位 置的触点信号 , 是否预留无源触点。( 2) 连续阀位 反馈信号的型式 ,即是用普通电位器还是精密电位 器 ,是否需要在精密电位器基础上加装 VOT 阀门位 置传送器 , 是否需要阀门动作闪光信号输出。( 3) 转矩控制开关的触点数 ( 一般情况是开关方向各一 对常开和一对常闭触点) ,

11、是否需要转矩动作的信号 反馈触点。(4) 现场控制按钮的型式 , 其中包括现 场/ 远控转换开关的型式和位置 (转换开关在电动装 置上还是在控制室 ,转换开关是否加锁) ,现场按钮 的型式 ,是否需要现场电控指示灯。( 5) 电气控制 是否用整体型式 ,所谓整体型式是交流接触器等电 气元件全部设置在电动装置上。这种型式可相对简 化控制柜的结构 , 并可减少控制电缆的芯数。( 6) 接线端子号及接线端子板是否有特殊要求 ,以防电 气接口出现问题。用户还可对电动装置提出加装 EPC 伺服放大 器 ,这时产品具有调节功能。另外 ,电动装置还可采 用双线、双速控制。这些控制方式的电动阀门就比 较复杂了

12、 ,更需要设计、成套、制造三方的沟通。3 电动装置传动方式对阀门工作性能 的影响根据阀门结构型式电动装置可分为 2 种 : 多回 转型和部分回转型。在这 2 种基本型式中又有不同 的传动结构 ,不同传动结构对电动阀门的性能会产 生不同的影响。311 多回转阀门若动力参数及电控原理等选择得当 ,并且调试 正常 ,阀门的电控操作一般不会有问题 ,但应注意多 回转电动阀门的手动操作问题。多回转电动装置的手动操作传动系统结构型式有 2 种 :一种是手动机构和手/ 电动切换机构位于输 出轴上 ,手动操作时直接转动输出轴 ,这种电动装置 的输出转矩一般较小 ,为 50300 N·m ; 另一种是

13、手 动机构和手/ 电动切换机构位于蜗杆轴上 ,手动操作 通过蜗轮副传动 ,这种电动装置的输出转矩一般为 在 40010 000 N·m 。通常将前一种型式称为低速 轴手动机构 ;后一种为高速轴手动机构。低速轴手动电动阀门在使用时经常发生手动操 作力较大和手/ 电动切换力较大 ,甚至难于切换的现 象 (当阀门处于关闭位置 ,且转矩控制机构动作状态完成电动到手动的切换困难) 。由于结构上的原因 , 当切换困难时 ,一般允许在手/ 电动切换手柄处加设 增力杆。尽管如此 ,用户在使用时小心为好 ,在订货 时对电动阀门的这一功能加以强调。高速轴手动机构由于其手动操作通过蜗轮副传动 ,因而其手动

14、力相对较小 ,并且手/ 电动切换也不 困难 (切换时转矩较小) ,但其手动操作的时间相对 较长。实际操作中有的在手轮处设增力杆 ( 在阀门 开启或关闭部位) ,对此应特别慎重。因为电动装置 手动操作大多没有过转矩保护 ,一旦用力过大极易 使电动装置或阀门造成损坏。312 部分回转电动阀门部分回转电动装置的种类较多 ,最基本的型式 为组合式和独立式 2 种。31211 组合式 : 一个多回转电动装置与蜗轮减速器、行星减速器、拨叉丝杆减速器组合而成。31212 独立式 :全部传动机构被包容在一个主箱体 中 ,传动型式有齿轮与行星机构、双级蜗轮副机构、 蜗轮副与行星机构等。一般组合式电动装置的体积比

15、较大 ,但其控制精度及整体性能优于独立式。而独立式则较为经 济 ,虽然其整体性能稍差于组合式 , 但它具有体积 小、重量轻的特点。31213 使用中常见的问题有 :(1) 阀位连续反馈电信号与阀门实际位置不 符。这种情况出现在一级多回转电动装置与拨叉丝杆二级减速器组合式电动装置中。因为这时阀位信 号反馈机构在一级电动装置上 ,而拨叉丝杆二级减 速机构的运动为非线性 ,实际阀位只有中间、开、关3 个位置与反馈信号一致 , 其余位置均不相符。这 种现象往往会给控制室内的监控人员造成错觉。(2) 阀门自锁性能问题。有些阀门 , 如硬密封 偏心蝶阀对电动装置的自锁性能有较高要求 ,否则 会影响其密封性

16、能。实践中发现一级电动装置与行星减速器的组合型式和独立式中的齿轮与行星减速 机构、蜗轮与行星减速机构传动型式的自锁性能都 不稳定。上述型式电动装置由于自锁性能较差 ,容 易使关闭的阀门有渗漏现象。(3) 行程控制精度问题。它主要反映在具有较 大转矩的独立式部分回转电动装置上。由于独立式 电动装置行程控制机构不采用 (或无法采用) 计数器 机构 ,因而其行程控制精度较低 , 且调整也相对困 难。实践证明这种型式不适合行程控制精度要求较 高的阀门。独立式部分回转电动装置适合于软密封蝶阀或位置精度要求不高的球阀。综合上述情况 ,用户在选用部分回转电动阀门 时 ,应根据使用工况与控制要求 ,注意电动装置的传 动型式。当阀门控制精度要求较高 ,且控制触点较 多时 ,应选择组合式 ; 当阀位信号反馈要求准确时 , 则应避免选择一级电动与拨叉丝杆二级减速器的组 合型式 ;当阀门自锁性能要求严格时 ,亦应注意避免 选择前面提到的几种自锁性能不稳定的电动装置 ; 当控制相对简单 ,且阀门口径较小 ,则可选择独立式 电动装置 ,