電動閥門電氣控制應(yīng)用探討

【摘要】電動閥門在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著舉重輕重的作用，電動閥通常分為分體電動閥和一體化電動閥，一體化電動閥因其突出的優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中越來越被廣泛應(yīng)用，本文就以一體化電動閥替代分體電動閥的控制原理來解決工程實際問題，并取得良好運行效果的案例進行介紹和探討。

【關(guān)鍵詞】分體電動門;一體化電動門;開（關(guān)）限位;開（關(guān)）力矩

1.引言

電動閥門在工業(yè)生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用，在各行各業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。掌握和了解電動閥門的電氣控制原理在工程建設(shè)期進行電動閥門調(diào)試及生產(chǎn)過程中對電動閥門進行日常維護、技術(shù)改造具有重要意義。筆者曾經(jīng)歷了一個余熱發(fā)電改造工程，設(shè)計使用分體式電動閥，由于建設(shè)單位采購中技術(shù)把關(guān)不嚴，采購到現(xiàn)場的電動閥全部為一體化結(jié)構(gòu)。且設(shè)備到貨滯后，為趕工期，建設(shè)單位決定修改原設(shè)計，使用已購的一體化電動閥代替原設(shè)計的分體電動閥。經(jīng)仔細研究設(shè)計原理圖和一體化電動閥電氣控制接線圖，并參照已有控制柜、現(xiàn)場操作箱和電纜敷設(shè)情況進行了最優(yōu)化的設(shè)計改造，詳細改造情況如后述，最終保證了設(shè)備的按期投運，并取得了良好效果。

2.按設(shè)計條件使用時分體電動閥控制原理

本項目電動閥設(shè)計選用分體式電動閥，即控制單元與執(zhí)行機構(gòu)分離，電動執(zhí)行器不能單獨對電動閥門進行操作，必須通過外部配套電氣控制柜（抽屜）和操作箱上按鈕組成電氣控制單元，方可完成對閥門的開關(guān)操作，或DCS接入開關(guān)指令實現(xiàn)遠程操作。詳細控制原理見圖1。

圖1是典型的分體式電動閥控制原理圖，在一體化電動閥廣泛應(yīng)用之前，這種控制方式相當(dāng)普遍。由圖可知，電動閥的開關(guān)過程就是通過控制接觸器KM1、KM2的線圈得電、失電使電動閥電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)從而帶動閥體開閥、關(guān)閥的過程。當(dāng)SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)置“就地”位置時，操作箱上的開閥按鈕SB1啟動開閥回路，KM1線圈得電，其主觸頭閉合，同時通過KM1觸點自保持，電動閥電機即通電沿開閥方向運轉(zhuǎn)，當(dāng)閥門全開時，閥位行程開關(guān)SLO斷開切斷開閥回路電源，KM1線圈失電，KM1主觸頭斷開，電動閥電機失電，閥門停止運轉(zhuǎn)，完成一次開閥操作過程。在開閥過程中，若出現(xiàn)異常情況或因操作需要可操作SB3停閥按鈕，切斷開閥回路電源，將電動閥停止在此位置，若在開閥過程中機械轉(zhuǎn)矩過大超出了力矩設(shè)置值，開閥力矩開關(guān)STO斷開，切斷開閥控制回路電源，KM1線圈失電，KM1主觸頭斷開，電動閥電機失電停轉(zhuǎn)，這樣對設(shè)備起到保護作用。同理，就地關(guān)閥過程亦同開閥過程，此處不再累述，只是起作用的不同元器件分別為：SB2、KM2、SLC、STC。當(dāng)SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)置“遠控”位時，圖中K1、K2即替代了SB1、SB2功能，遠控DCS開、關(guān)閥控制及動作過程亦與“就地”開、關(guān)閥控制和動作過程相類似，此處也不累述。

3.該項目一體化電動閥接線圖

一體化電動閥指的是執(zhí)行器與控制單元組裝于一體，外部只需接入工作電源，在閥門上即可實現(xiàn)開關(guān)操作，遠程只需接入開關(guān)控制指令亦能進行操作。本項目一體化電動閥電源、遠程控制指令及信號反饋接線如圖2、圖3所示。同時，從該產(chǎn)品說明書查知，遠程控制操作電源應(yīng)采用24VDC。

由圖2、圖3可知，此電動閥是具有代表性的一體化電動閥門，電動閥引入主電源后，整定好閥門開關(guān)行程并調(diào)整好轉(zhuǎn)向，通過閥體上的開、關(guān)旋鈕并可進行操作，或?qū)⑼獠恐噶罴佑陔妱娱y指令接受端口，此電動閥亦可正常工作，不需要外設(shè)控制單元，相應(yīng)的接點狀態(tài)信號也可提供遠程控制、監(jiān)視之用。

4.在分體電動閥設(shè)計基礎(chǔ)上改造為一體化電動閥的控制模式

為解決項目分體電動閥與一體化電動閥控制之茅盾，最小范圍的減小變更相應(yīng)的電纜敷設(shè)，以及DCS控制方式和閥門狀態(tài)信號采集。綜合各方因素，決定原設(shè)計的控制抽屜退出控制功能，僅為電動閥提供三相工作電源，同時，方便在電動閥上操作者取消現(xiàn)場操作箱，對不便在電動閥本體上操作的電動閥保留現(xiàn)場操作箱。將原設(shè)計的分體電動閥控制原理（詳見圖1）變更改造為如下帶現(xiàn)場操作箱的控制方式（詳見圖4）。

現(xiàn)對保留有現(xiàn)場操作箱的電動閥工作過程（如圖4）分析如后，當(dāng)電動閥接通380VAC，閥體及現(xiàn)場操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)均置“遠控”位置時，從閥體“6”引出+24VDC經(jīng)現(xiàn)場操作箱轉(zhuǎn)換開切換到“8”后，再由DCS開（關(guān)）指令觸點引入至閥體的“2”（“3”）再由“5”回到-24VDC“8”形成 一個操作回路，從而完成閥門的開（關(guān)）操作。若電動閥需為全開、全關(guān)型，則將圖2中“4”與+24VDC短接，給予電動閥短脈沖指令即能使閥門全開或全關(guān)。否則，要使電動閥全開全關(guān)，則給予閥門的指令脈沖時長應(yīng)超過閥門全行程時間方可。其狀態(tài)燈光指示如圖5示，當(dāng)閥門全開、全關(guān)后，220VAC電源經(jīng)全開、全關(guān)狀態(tài)中間繼電器KA2、KA3線圈經(jīng)“42”或“44”后經(jīng)全開或全關(guān)行程開關(guān)至“45”

后回到電源N形成一個電流通路。相應(yīng)的全開或全關(guān)指示燈隨即點亮。若在操作過程中力矩超出了設(shè)定值，力矩開關(guān)使“21”或“22”分別與“25”接通，則力矩中間繼電器KA1動作吸合，對應(yīng)狀態(tài)指示燈點亮。若需在現(xiàn)場操作箱上操作閥門，只需將箱體上轉(zhuǎn)換開關(guān)置“就地”位置，操作相應(yīng)按鈕便可方便開關(guān)電動閥，其詳細操作和動作過程不再累述。

經(jīng)過上述設(shè)計改造，變更后的一體化電動閥達到了設(shè)計使用要求，實現(xiàn)了閥門的操作和燈光狀態(tài)指示、信號遠傳功能。變更后反饋信號及DCS遠控指令接線圖可方便的繪制如圖6示。改造中一定確保24VDC、220VAC控制、反饋線路正確性，以免線路互串通電后燒壞設(shè)備，該工程最終順利完成了閥門的安裝和調(diào)試任務(wù)，在整個試運行及生產(chǎn)過程中，取得了良好效果，閥門操作可靠，信號指示準確無誤。

5.結(jié)束語

本項目電動閥實施采購時出現(xiàn)了不應(yīng)有的失誤，在工程實踐中本著解決問題為出發(fā)點，經(jīng)過上述設(shè)計改造不失為一種良好的解決問題方式。由此，只要熟悉掌握了電動閥的控制原理，深刻領(lǐng)會其控制要旨，在工程實踐中活學(xué)活用，對于閥門控制中出現(xiàn)的問題將會迎刃而解。

通過上述分析，分體電動閥與一體化電動閥優(yōu)缺點是顯而易見的：分體電動閥不能整體安裝、接線量大、安裝費用高、故障點多，出現(xiàn)故障后排查、維修困難，性價比不理想。而一體化電動閥能方便的整體安裝、可大幅降低電纜敷設(shè)和接線量以及安裝成本，技術(shù)成孰的一體化電動閥出現(xiàn)故障概率也低，排查故障相對容易。

參考文獻

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作者姓名：盧玉成（1972—），男，工程師，現(xiàn)供職于中國核電工程有限公司（田灣項目），從事電儀設(shè)備技術(shù)管理工作。