閥門電動裝置介紹

     *節(jié) 電動裝置的分類

與其他閥門驅(qū)動裝置相比，電動驅(qū)動裝置具有動力源廣泛，操作迅速、方便等特點，并且容易滿足各種控制要求。所以，在閥門驅(qū)動裝置中，電動裝置占主導(dǎo)地位。

閥門電動裝置按輸出方式分為多回轉(zhuǎn)型（Z型）和部分回轉(zhuǎn)型（Q型）兩種，前者用于升降桿類閥門，包括：閘閥、截止閥、節(jié)流閥、隔膜閥等；后者用于回轉(zhuǎn)桿類閥門，包括球閥、旋塞閥、蝶閥等，通常在90%范圍內(nèi)啟閉。

閥門電動裝置按防護類型分為普通型和特殊防護型兩大類。

普通型電動裝置的使用環(huán)境如下：

（1）環(huán)境溫度-25-40℃；

（2）環(huán)境相對濕度≤90%.（25℃時）；

（3）海拔≤1000m；

（4）工作環(huán)境要求不含有腐蝕性、易燃、易爆的介質(zhì)。

如閥門的工作環(huán)境條件超過普通型電動裝置所具有的能力時，需采用特殊防護型產(chǎn)品。這類產(chǎn)品根據(jù)其所處工作環(huán)境而具有多種型式。

      第二節(jié) 型號編制方法

閥門電動裝置的型號編制方法如下：

代號說明：

1—以漢語拼音字母表示電動裝置的類型，Z為多回轉(zhuǎn)型，Q部分回轉(zhuǎn)型；

2—以數(shù)字表示電動裝置額定輸出力矩（N·m）：

3—以數(shù)字表示電動裝置額定輸出轉(zhuǎn)速（r/min）或開關(guān)旋轉(zhuǎn)90℃.的額定輸出時間（s/ 90℃）；

4—輸出軸zui大轉(zhuǎn)圈數(shù)（部分回轉(zhuǎn)型不注）；

5—防護型式（普通型不注）。

如Z10-18/80B 表示輸出力矩100 N·m、（10kgf·m）、輸出轉(zhuǎn)速18r/min，zui大輸出轉(zhuǎn)圈數(shù)為80的防爆型多回轉(zhuǎn)的閥門電動裝置。

      第三節(jié) 電動裝置的選擇及安裝連接方式

一、操作力矩

操作力矩是選擇閥門電動裝置的zui主要參數(shù)。電動裝置的輸出力矩應(yīng)大于閥門操

作過程中所需的zui大力矩，一般前者應(yīng)等于后者的1.2-1.5倍。因此，準(zhǔn)確地掌握閥門

所需的力矩是選擇閥門電動裝置的關(guān)鍵。然而，由于實際情況的復(fù)雜性，計算所得到的

閥門力矩，誤差往往都比較大；采用試驗方法實測閥門的zui大操作力矩時，又受到試驗系

統(tǒng)條件和設(shè)備的限制，也受到閥門本身結(jié)構(gòu)形式多樣性的限制，很難取得典型的數(shù)據(jù)。

從目前情況來看，可以采用計算或?qū)崪y的方法取得近似結(jié)果，然后，在選用電動裝置時留

有適當(dāng)?shù)脑６取?span lang="EN-US">

以下定性地介紹各類閥門的操作力矩。

（一）閘閥的操作特性

楔式閘閥操作力矩特性:當(dāng)閥門的開度在10%以上時，閥門的軸向力，即閥門的操作力

矩的變化不大。當(dāng)閥門的開度低于10%時，由于流體的節(jié)流，使閘閥的前后壓差增大。

這個壓差作用在閘板上，使閥桿需要較大的軸向力才能帶動閘板，所以在此范圍內(nèi)，閥門

操作力矩的變化比較大。圖中，實線表示剛性閘板閘閥操作力矩特性；虛線表示彈性閘

板的閘閥操作力矩特性。從曲線看出，彈性閘板的閘閥，在接近關(guān)閉時所需的操作力矩

比剛性閘板的要大些。

閘板關(guān)閉時，由于密封面的密封方式不同，會產(chǎn)生不同的情況。對于自動密封閘閥

（包括平板閘閥），在閥關(guān)閉時，閘板的密封面恰好對正閥座密封面，即是閥門的全關(guān)位

置。但此位置在閥門運行條件下是無法監(jiān)視的，因此在實際使用時是將閥門關(guān)至下止點

的位置作為閘閥全關(guān)位置。由此可見，自動密封的閥門全關(guān)位置是按閘板的位置（ 即行

程）來確定的。對于強制密封的閘閥，閥門關(guān)閉時必須使閘板向閥座施加壓力。此壓力

可以保證閘板和閥座之間的密封面嚴(yán)格地密封，是強制密封閥門的密封力。這個密封力

由于閥桿螺紋的自鎖將會繼續(xù)作用。顯然，為了向閘板提供密封力，閥桿螺母傳遞的力

矩比閥門操作過程中的力矩大。由此可見，對于強制密封的閘閥，閥門的全關(guān)位置是按

閥桿螺母所受的力矩大小來確定的。

閥門關(guān)閉后，由于介質(zhì)或環(huán)境溫度的變化，閥門部件的熱膨脹會使閘板和閥座之間

的壓力變大，反映到閥桿螺母上，就為再次開啟閥門帶來困難。所以，開啟閥門所需的力

矩比關(guān)閉閥門所需的力矩大。此外，對于一對互相接觸的密封面來說，它們之間的靜摩

擦系數(shù)也比動摩擦系數(shù)大，要使它們從靜止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生相對運動時，同樣需施加較大的力

以克服靜摩擦力；由于溫度變化，使密封面間的壓力變大，需要克服的靜摩擦力也隨之變

大，從而使開啟閥門時，對閥桿螺母上需施加的力矩有時會增大很多。

（二）截止閥的操作特性

截止閥的操作力矩特性: 介質(zhì)由閥門下部進入閥門內(nèi)腔的關(guān)閥操作力矩特性。在閥門由全開

位置開始關(guān)閉的階段，隨著閥瓣的下降# 流體在閥瓣前后造成壓差，以阻止閥瓣下降，而

且這個阻力隨閥瓣下降而迅速增加。當(dāng)閥門全關(guān)時，閥瓣前后壓差等于介質(zhì)工作壓力，

這時阻力zui大。再加以強制的密封力，使閥門關(guān)閉瞬間的操作力增加很快。在閥門開啟

過程中，由于介質(zhì)壓力或閥瓣前后壓差造成的推力都是幫助開啟閥門的，所以開閥特性

曲線的形狀與圖中曲線相似，但位于圖中曲線的下方。應(yīng)該指出的是，在開閥的瞬間的

力矩有可能超過關(guān)閥時的力矩，因為此時要克服較大的靜摩擦力。

截止閥開啟時，閥瓣的開啟高度達到閥門公稱直徑的$’（ % &）（ 時，流量即已達到

zui大，即表明閥門已達到全開位置，所以截止閥的全開位置應(yīng)由閥瓣行程來確定。截止

閥關(guān)閉時的情況和關(guān)嚴(yán)后再次開啟的情況與強制密封式的閘閥相似，因此，閥門的關(guān)閉

位置應(yīng)按操作力矩增加到規(guī)定值來確定。

（三）蝶閥的操作特性

蝶閥的操作特性: 蝶閥的操作力矩特性曲線是中間高、兩端低。

造成這現(xiàn)象的原因是，蝶閥在中間位置時，流體受蝶板的阻礙，繞過蝶板流動，會在蝶板

兩側(cè)形成旋流，對蝶板形成*水力矩，此力矩是迫使蝶板關(guān)閉的。隨著蝶板的開啟或

關(guān)閉，流體在蝶板兩側(cè)造成的旋流的影響越來越小，直到旋流消失，這時蝶板受到的阻力

也越來越小，因此形成中間高、兩端低的特性曲線。至于閥門開啟過程中的操作力矩比

關(guān)閉過程中的大，其原因則是由于流體對蝶板造成的動水力矩始終是向著關(guān)閥方向的。

非密封型蝶閥的zui大操作力矩出現(xiàn)在中間位置，而密封型蝶閥的zui大操作力矩出現(xiàn)在閥

門關(guān)閉時，這是因為要附加上強制密封力矩的緣故。

蝶閥的閥桿只作旋轉(zhuǎn)運動，它的蝶板和閥桿本身是沒有自鎖能力的。為了使蝶板定

位（停止在位置上），一種辦法是在閥桿上附加一個具有自鎖能力的減速器，在附加

蝸輪減速器之后，可以使角位移增加到幾十圈，而操作力矩卻相應(yīng)降低，這樣可以使蝶閥

的某些操作性能（如總轉(zhuǎn)圈數(shù)和操作力矩）與其他閥門接近，便于配用電動裝置。

對于強制性密封的蝶閥，它的關(guān)閉位置應(yīng)該按操作力矩升高到規(guī)定值來確定。

（四）球閥的操作特性

球閥的操作力矩特性: 球閥的操作力矩特性曲線與蝶閥的很相似，其原因也是由于流體

在球體中流向改變時造成旋流的影響。旋流的影響隨閥門的開啟或關(guān)閉逐漸減小。

球閥由全開到全關(guān)，閥桿的旋轉(zhuǎn)角度為90%，球閥要設(shè)機械限位。球閥的開啟位置和

關(guān)閉位置都應(yīng)按閥桿旋轉(zhuǎn)角度來確定的，故球閥是按行程定位的。

二、操作推力

閥門電動裝置的主機結(jié)構(gòu)，一種是不配置推力盤的，此時直接輸出力矩；一種是配置

有推力盤的，此時輸出力矩通過推力盤中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。輸出力矩換算

成輸出推力時引入了閥桿系數(shù)的概念。輸出力矩與輸出推力之比稱為閥桿系數(shù)。

三、輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)

電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的多少與閥門的口徑、閥桿螺距、螺紋頭數(shù)有關(guān)，按下式計算：

    M = H / ZS

式中 M—電動裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)；

H—閥門的開啟高度，即閥門啟閉件的全行程（mm）；

Z—閥桿螺紋的螺距（mm）；

S—閥桿螺紋頭數(shù)。

四、閥桿直徑

對于多回轉(zhuǎn)類的升降桿閥門來說，如果電動裝置允許通過的zui大閥桿直徑不能通過

所配閥門的閥桿時是不能組裝成電動閥門的，因此，電動裝置空心輸出軸的內(nèi)徑必須大

于升降桿閥門的閥桿外徑。對于部分回轉(zhuǎn)閥門以及多回轉(zhuǎn)閥門中的旋轉(zhuǎn)桿閥門，雖不用

考慮閥桿直徑的通過問題，但在選配時亦應(yīng)充分考慮閥桿直徑與鍵及鍵槽的尺寸，使之

裝配后能正常工作。

五、輸出轉(zhuǎn)速

閥門的操作速度快，對工業(yè)生產(chǎn)過程是有利的。但操作速度過快容易產(chǎn)生水擊現(xiàn)

象，因此應(yīng)根據(jù)不同的使用條件選擇合適的操作速度。

六、安裝、連接方式

（一）安裝方式

電動裝置的安裝方式有：垂直安裝、水平安裝、落地安裝。

（二）連接方式

      第四節(jié) 閥門電動裝置的結(jié)構(gòu)

一、箱體

閥門電動裝置的箱體設(shè)計決定了它的防護性能，如可用于戶外、防爆、防火等。通常

箱體材料采用灰鑄鐵，防爆型產(chǎn)品的灰鑄鐵牌號不低于HT250。也有采用鋁合金作為箱

體材料的，其優(yōu)點是重量輕，壓鑄的鋁合金箱體外形美觀。但鋁合金箱體作為防爆產(chǎn)品

有一定難度；另外，鋁合金箱體電動裝置的軸向推力應(yīng)由鑄鐵制造的內(nèi)置閥桿螺母的推

力盤承擔(dān)。

二、傳動機構(gòu)

閥門電動裝置的傳動機構(gòu)起到減速器的作用，它將電動機的高速度降低為對閥

門的操作速度。傳動部分均采用齒輪傳動機構(gòu)，所選用的有以下幾種：

1.）圓柱齒輪傳動；

2.）蝸桿傳動；

3.）行星齒輪傳動；

4.）一齒差或少齒差齒輪傳動；

5.）擺線針輪傳動；

6.）諧波齒輪傳動；

7.）轉(zhuǎn)臂絲杠傳動。

以下介紹幾種主要傳動機構(gòu)的參數(shù)計算及強度校核。

（一）圓柱齒輪傳動

漸開線圓柱齒輪傳動的幾何計算

（二）蝸桿傳動

（1）蝸輪蝸桿參數(shù)選擇。蝸桿傳動是閥門電動裝置中zui常見的傳動機構(gòu)。

（2）蝸桿的參數(shù)計算與強度計算。

在多回轉(zhuǎn)閥門電動裝置中，常采用蝸輪蝸桿作為主傳動，強度計算以蝸輪輪齒表面

的接觸強度為基礎(chǔ)，彎曲強度進行校核.

正常工作載荷下的許用接觸應(yīng)力。當(dāng)以蝸輪蝸桿作為閥門電動裝置的主傳動時，按

閥門的啟閉工作性質(zhì)，應(yīng)該選取尖峰載荷的許用應(yīng)力，否則電動裝置的體積過大。

（3）蝸桿傳動的效率

蝸桿傳動作為閥門電動裝置主傳動時，它的效率在整個裝置的效率中起著主導(dǎo)作用。

（三）行星齒輪傳動

閥門電動裝置常用的行星齒輪傳動可以參考行星齒輪傳動選擇。

根據(jù)上表確定行星齒輪傳動中各齒輪基本參數(shù)之后，其余參數(shù)關(guān)系可按圓柱齒輪傳

動計算。

（四）轉(zhuǎn)臂絲杠傳動

轉(zhuǎn)臂絲杠傳動大多是上接多回轉(zhuǎn)電動裝置而構(gòu)成較大輸出力矩的部分回轉(zhuǎn)電動裝置。

三、行程控制機構(gòu)

行程控制機構(gòu)的種類有凸輪式、絲杠螺母式等。但zui普遍采用的是計數(shù)器式。其特點

是結(jié)構(gòu)緊湊，控制行程的輸出軸轉(zhuǎn)圈數(shù)范圍大，調(diào)整精度高。行程計數(shù)器與閥門的調(diào)

整必須仔細進行.

四、力矩控制機構(gòu)

力矩控制機構(gòu)的作用是：①用于強制密封式閥門，控制閥門的關(guān)閉位置；②在電動裝

置出現(xiàn)過力矩故障時，及時切斷電源，對裝置起到保護作用。

一種用于多回轉(zhuǎn)電動裝置的力矩限制機構(gòu)。對于部分回轉(zhuǎn)電動裝置，由于二級減速多

采用行星齒輪傳動，有一種利用行星內(nèi)齒輪被迫轉(zhuǎn)動的力矩限制機構(gòu)。

五、開度指示機構(gòu)

電動裝置的開度指示機構(gòu)分裝置本體上的現(xiàn)場開度指示和遙控時電氣控制箱面板

上的開度指示。開度指示由指針、刻度盤組成。但閥門電動裝置上開度指示的特點是：

1．）電氣控制箱上的開度指示通常是用安裝在裝置本身上的繞線電位器的電阻值的

變化控制指針顯示出來的。

2．）開度指示刻度盤上“開”、“關(guān)”的界限線必須是可以調(diào)節(jié)的，以便該電動裝置適應(yīng)

不同口徑閥門的需要。為此有多種不同的開度界限調(diào)整機構(gòu)。

現(xiàn)場開度指示、遙控開度指示必須調(diào)整到與閥門的實際開度一致。

六、手電動切換機構(gòu)

閥門電動裝置手電動切換以半自動為主。即在電動裝置由電動操作改變?yōu)槭謩硬?span lang="EN-US">

作時要輔以人工操作進行切換；而由手動操作改為電動操作則是自動進行的。

手電動切換分高速檔切換和低速檔切換兩種。前者切換機構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)速比較高的

蝸桿軸上，手動速比大，但手柄的切換力比較小。后者切換機構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)速比較

低的輸出軸上，一般手動輸出速比為1：1，但切換力比較大，用在需要迅速以手

動啟閉閥門的情況。為了降低切換力，有的低速擋切換的電動裝置，采用非自鎖

蝸桿降低切換力，克服低速擋切換的缺點。

七、電動機

（一）閥門電動機的特點

閥門用電動機的特點是高起動轉(zhuǎn)矩、低慣量、短時工作制。起動轉(zhuǎn)矩和zui大轉(zhuǎn)矩對

額定轉(zhuǎn)矩之比不低于2。5；轉(zhuǎn)動慣量比一般電動機約小1/3；額定時間10min，也有15min

和30min的。

（二）閥門電動機型號編制

1）普通型閥門電動機型號

2）防爆型閥門電動機型號

3）閥門電動機的功率系列

4）閥門電動機功率與電動裝置輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系

5）閥門電動機的自身熱保護。閥門電動機繞組中埋入一溫度繼電器，使它

連接在閥門電動裝置控制電路中。當(dāng)電動機過載時，使定子繞組的溫升達到該溫度

繼電器的整定值時，該溫度繼電器動作，斷開電動機電源，對電動閥門起到保護作

用。溫度繼電器尺寸約為17mm*5mm*3mm，動作溫度誤差3%，溫度繼電器整定值

約比電動機絕緣等級溫度低10%，閥門電動機絕緣等級溫度.

6）普通型YDF系列閥門電動機的連接尺寸。

7）防爆型YBDF系列閥門電動機的連接尺寸與普通型的*通用，僅在電動

機端面出線部分考慮隔爆需要加裝出線套筒。

八、碟簧

閥門電動裝置的碟簧可按照出力要求參數(shù)選取。

      第五節(jié) 閥門電動裝置對閥門的控制功能及電氣控制線路

一、閥門電動裝置的功能

閥門電動裝置具有下述功能：

1.控制功能

（1）整體控制功能：

（2）開啟、關(guān)閉控制功能：

（3）操作功能

（4）保護功能

操作、控制與顯示功能間的關(guān)系

二、閥門電動裝置電氣控制線路

典型的閥門電動裝置電氣控制線路等電氣元件在電動裝置上，其余在控制箱里。

當(dāng)三相電源接通后，合上控制線路電源開關(guān)DK，指示燈ZSD亮；撳動按鈕1GA-LD，

交流接觸器的線圈通電，常閉觸點閉合。

      第六節(jié) 電磁驅(qū)動

電磁驅(qū)動是通過電磁力或同時利用增力機構(gòu)來快速啟閉閥門的驅(qū)動機構(gòu)。它的啟

動力和行程較小，多用于液壓、氣壓控制系統(tǒng)。這種電磁閥的種類很多。電磁閥

的電磁鐵多半直接安裝在閥門上，閥瓣在磁力作用下僅向一個方向瞬時移動；閥

瓣向反方向移動要靠彈簧或作用于閥瓣上的介質(zhì)壓力