5.4.1 电动执行机构
最先用于公益过程工业的执行机构是将电动机安装在工艺阀门上。该电动执行机构自1920年就已被应用。自最初的年代里,该结构就已作了显著地改进,特别是在性能,可靠度和尺寸方面。用基本属于来说,电动执行机构由可反转的电动机,控制箱、齿轮箱,限位开关和其他控制零件(例如电位计表示阀门位置)组成。
电动执行机构主要应用于动力厂或核动力厂,是因为在高压水系统需要一个平滑、稳定和缓慢的行程。
电动执行机构的主要优点是高度的稳定和用户可应用的恒定推力。总值,电动执行机构的推力容量取决于电动机的尺寸和涉及到的齿轮。最大电动机能够产生扭矩值可高到500000lb(225000kgf)的直线推力。其他仅有的可以比较的具有那样推力容量的执行机构是电动液压执行机构,但是电动执行机构的费用是很低的。
电动执行机构的抗偏离能力是很好的,这是因为电动执行机构没有气体可压缩性。电动执行机构另一附加的优点是在原位失效永远是由于电动力源的中断,而气动执行机构则需要一个复杂的复位失效系统。因为不需要流体(例如空气或液压)去驱动电动执行机构,所以泄漏和管线费用不是个问题。
电动执行机构的缺点是它的费用和更为普遍采用的风动执行机构相比较是较为昂贵的。同时他是个复杂的组合件,共包括一个电动机、电动控制件和齿轮箱,这样更容易发生故障。除非要严格符合防爆要求之外,电动机对易燃环境无影响。当特殊阀门工况要求更大的扭矩和推力时,电动执行机构确实是太大和太贵了,并使自阀门甚至气动执行机构相比较,其动作可能是慢了。电动执行机构可能产生热,这在封闭的地方可能是个问题。入托扭矩和限位开关安装不赚却,执行机构治理能够很容易地破坏阀门的调节元件。
基于推力要求,电动执行机构在紧凑和自身包装方面(图5.26)以及带有直接驱动手轮的较大组合件(图5.27)是可取的。如图5.28及图5.29所示。电动执行机构的基本结构由电动机、齿轮箱或齿轮、电器控制件、限位开关、扭矩开关和位置控制设施等组合。根据其结构,电动机在其最大速度时效较高因此大多数电动执行机构使用某些类型的机械设施(例如锤击液压轭架螺母)去啮合负荷。这点是很重要的,因为在阀门打开和关闭处要求大的推力和扭矩。由于执行机构时两个方向操作,电动机必须能可逆地打开或关闭阀蛮。由于效率原因,电动机在高转速下操作(1000~3600r/min)是最佳的。因此,阀门上需使用齿轮以降低行程速度。齿轮箱使用涡轮减速,为了延长齿轮的最大寿命将其整体封闭在油浴中。
由于电动执行机构良好的抗偏离能力和扭矩,如果执行机构未能很好调整阀门会出现超限行程,它将有可能损伤或破坏调节元件或阀门行程的极限。为防止多余行程,当达到打开和关闭的位置时,采用限位开关去关掉电动机,也可使用扭矩开关在达到关闭或打开位置而扭矩增加时关掉电动机。扭矩开关的附加好处是如果一个物体进一步损伤阀门。理想情况是:扭矩开关最佳用于浮动阀座的阀门(例如球阀或楔板闸阀),而限位开关最佳用于固定阀座阀门(例如截止阀或蝶阀)。
电动控制设施能够附在阀门本身上火灾遥控地方使用延伸的电线控制。利用手杆或按钮操作电动机。对于手杆,顺时针旋转手杆,则执行机构延伸;而逆时针方向旋转,则执行机构杆收缩;将手杆放在中间位置则关掉电动机并保持在该位置。对于按钮控制,在结构上使用三个按钮,一个延伸阀杆,一个收缩阀杆,另一个则关掉电动机。使用红色或绿色指示灯告知用户,当阀门位于打开位置则通常为绿色,当阀门位于关闭位置则通常为红色,当电动机在操作则两个指示灯全部点亮。
较小尺寸的电动执行机构操作使用110~120V交流、60HZ单向动力电、电流未~30A。较大电动执行机构使用220~240V、三相、50~60Hz的动力电,或为125~250V直流电。需要的电流可到300A。特别大的执行机构甚至需要更大的电压(高达480BV交流)。
当需要手动操作或手动人工代用装置时,大多数电动执行机构可允许电动机被脱开,可采用可以脱开离合器的手轮,用手动将阀门定阀门定位。由于电动执行机构复杂的电气和机械的性质,大多数校验、调节和推荐的操作规程是由制造厂或授权的服务中心作出的。