1、引言
閥門(mén)電動(dòng)裝置又稱(chēng)為電動(dòng)執(zhí)行器,是一種自動(dòng)控制領(lǐng)域的常用機(jī)電一體化設(shè)備(器件),它是在不同行業(yè)領(lǐng)域的稱(chēng)謂,在工業(yè)管道閥門(mén)行業(yè)稱(chēng)之為閥門(mén)電動(dòng)裝置,在儀表行業(yè)稱(chēng)之為電動(dòng)執(zhí)行器,但現(xiàn)在業(yè)內(nèi)已沒(méi)有明確的區(qū)分,它是自動(dòng)化儀表三大組成部分(檢測(cè)設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備)中的執(zhí)行設(shè)備,主要是對(duì)一些設(shè)備和裝置進(jìn)行自動(dòng)操作,控制其開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)代替人工作業(yè),按動(dòng)力類(lèi)型可分為氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)、電液動(dòng)等幾類(lèi)；按運(yùn)動(dòng)形式可分為直行程、角行程、回轉(zhuǎn)型（多轉(zhuǎn)式）等幾類(lèi)。由于用電做為動(dòng)力有其它幾類(lèi)介質(zhì)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，所以電動(dòng)型近年來(lái)發(fā)展最快，應(yīng)用面較廣。電動(dòng)型按不同標(biāo)準(zhǔn)又可分為：組合式結(jié)構(gòu)和機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)；電器控制型、電子控制型和智能控制型；數(shù)字型和模擬型；手動(dòng)接觸調(diào)試型和紅外線遙控調(diào)試型等。它是伴隨著人們對(duì)控制性能的要求和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展而迅猛發(fā)展的，在煉鐵廠主要應(yīng)用于布袋箱體荒、凈煤氣支管的開(kāi)關(guān),箱體放散的開(kāi)關(guān)以及沖渣水泵管道的開(kāi)閉及調(diào)節(jié)、環(huán)境除塵管道的開(kāi)關(guān)等,有dzw30、q90-11b、z30-18bs等型號(hào),本文以dzw30型為例,介紹其工作原理及調(diào)整方法.
2、結(jié)構(gòu)組成及工作原理
閥門(mén)電動(dòng)裝置通常由六個(gè)部分組成,即電動(dòng)機(jī),減速機(jī),控制機(jī)構(gòu),手一電動(dòng)切換機(jī)構(gòu),手輪部件及電器部分組成,其傳動(dòng)原理見(jiàn)下圖：
2.1電動(dòng)機(jī):采用ydf2-w戶外型三相異步電動(dòng)機(jī),該電機(jī)為短時(shí)工作制,額定持續(xù)工作時(shí)間為10分鐘。
2.2減速器:由一對(duì)正齒輪和蝸輪副組成,電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)減速器傳遞給輸出軸.
2.3控制機(jī)構(gòu):由轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)、行程控制機(jī)構(gòu)及可調(diào)式開(kāi)度指示器組成,用以控制閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉及閥位指示.
2.3.1轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)(右圖):
轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)圖
由曲拐、碰塊、凸輪、分度盤(pán)、支板和微致力開(kāi)關(guān)組成，當(dāng)輸出軸受到一定的阻轉(zhuǎn)矩后，蝸桿除旋轉(zhuǎn)外，還產(chǎn)生軸向位移，帶動(dòng)曲拐旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使碰塊也產(chǎn)生一角位移，從而壓迫凸輪，使支板上抬，當(dāng)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩增大到預(yù)定值時(shí)，則支板上抬直至微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)裝置輸出轉(zhuǎn)矩的控制。
2.3.2行程控制機(jī)構(gòu)（右圖）：
行程控制機(jī)構(gòu)圖
由十進(jìn)位齒輪組、頂桿、凸輪和微動(dòng)開(kāi)關(guān)組成，簡(jiǎn)稱(chēng)計(jì)數(shù)器，其工作原理是由減速箱內(nèi)的一主動(dòng)小齒輪（z=8）帶動(dòng)計(jì)數(shù)器工作，如果計(jì)數(shù)器按閥門(mén)開(kāi)或關(guān)的位置已調(diào)整好，當(dāng)計(jì)數(shù)器隨輸出軸轉(zhuǎn)到預(yù)先調(diào)整好的位置（圈數(shù)）時(shí)，則凸輪將被轉(zhuǎn)動(dòng)90°，壓迫微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)裝置行程（轉(zhuǎn)圈數(shù)）的控制，為了控制較多轉(zhuǎn)圈數(shù)的閥門(mén)，可調(diào)整凸輪180°或270°再壓迫微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。行程控制機(jī)構(gòu)最多可提供四對(duì)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。即開(kāi)方向有四只微動(dòng)開(kāi)關(guān)，其中有四個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)，四個(gè)常閉接點(diǎn)。關(guān)方向有四只微動(dòng)開(kāi)關(guān)，其中有四個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)，四個(gè)常閉接點(diǎn)，均引接到電動(dòng)裝置的接線端子上，能滿足用戶各種控制線路的要求。
2.3.3可調(diào)式開(kāi)度指示器（右圖）：
可調(diào)式開(kāi)度指示器
由減還齒輪組、調(diào)節(jié)齒輪、閥門(mén)開(kāi)度表盤(pán)、凸輪、微動(dòng)開(kāi)關(guān)及電位器組成。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，可根據(jù)所配閥門(mén)開(kāi)關(guān)的圈數(shù)，將調(diào)節(jié)齒輪調(diào)整到所需位置，并與減速齒輪組嚙合（在立柱上有所需圈數(shù)的數(shù)字）。當(dāng)閥門(mén)在開(kāi)啟或關(guān)閉過(guò)程中，開(kāi)度盤(pán)經(jīng)減速后轉(zhuǎn)動(dòng)，指示閥門(mén)的開(kāi)關(guān)量，指示角度與閥門(mén)開(kāi)關(guān)量同步，電位器的動(dòng)作與開(kāi)度盤(pán)同步，供遠(yuǎn)傳指示閥門(mén)位置用。增加位置變送器，可提供4-20ma電流信號(hào)。開(kāi)度指示器內(nèi)設(shè)一微動(dòng)開(kāi)關(guān)和一凸輪。當(dāng)電動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)使微動(dòng)開(kāi)關(guān)周期性動(dòng)作，可使控制室操作指示燈閃爍，以示電動(dòng)裝置的工作狀態(tài)。
2.4接線端子(《95典設(shè)》端子接線圖如下)：
端子接線圖
接線端子采用國(guó)際先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作，接線可靠，操作方便，絕緣材料介電強(qiáng)度高，機(jī)械強(qiáng)度好，共設(shè)51芯接線端子，其中動(dòng)力線3芯端子，控制線48芯端子，所有電氣元件的接點(diǎn)均引接到端子，供用戶選用。
2.5手一電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)：由手柄、凸輪、框架、直立桿、中間離合器、壓簧組成，為半自動(dòng)切換。由電動(dòng)變?yōu)槭謩?dòng)時(shí)，即用人工把切換手柄向手動(dòng)方向推動(dòng)，使輸出軸上的中間離合器向上移動(dòng)，壓迫壓簧，當(dāng)手柄推到一定位置時(shí)，中間離合器脫離蝸輪與手動(dòng)軸爪嚙合，則可使手輪上的作用力通過(guò)中間離合器傳到輸出軸上，即成為手動(dòng)狀態(tài)；手動(dòng)變?yōu)殡妱?dòng)時(shí)為自動(dòng)切換，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，直立桿立即倒下，在壓簧作用下中間離合器迅速向蝸輪方向移動(dòng)，與手動(dòng)軸脫桿，與蝸輪嚙合，則成為電動(dòng)狀態(tài)。
2.6手動(dòng)部件，由手輪和手動(dòng)軸組成，供安裝調(diào)式和處理故障等需手動(dòng)時(shí)使用。
3、正確選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置
由于閥門(mén)電動(dòng)裝置應(yīng)有的工作特性和利用率取決于閥門(mén)的種類(lèi)、裝置的工作規(guī)范及閥門(mén)在管線或設(shè)備上的位置。因此掌握閥門(mén)電動(dòng)裝置正確的選擇；考慮防止超負(fù)荷（工作轉(zhuǎn)矩高于控制轉(zhuǎn)矩）的發(fā)生就成為至關(guān)重要的一環(huán)。閥門(mén)電動(dòng)裝置應(yīng)依據(jù)以下內(nèi)容正確選擇：
1．操作力矩：操作力矩是選擇閥門(mén)電動(dòng)裝置的最主要的參數(shù)。電動(dòng)裝置的輸出力矩應(yīng)為閥門(mén)操作最大力矩的1.2～1.5倍。
2．操作推力：閥門(mén)電動(dòng)裝置的主機(jī)結(jié)構(gòu)有兩種，一種是不配置推力盤(pán)的，此時(shí)直接輸出力矩；另一種是配置有推力盤(pán)的，此時(shí)輸出力矩通過(guò)推力盤(pán)中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。
3．輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)：閥門(mén)電動(dòng)裝置輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的多少與閥門(mén)的公稱(chēng)通徑、閥桿螺距、螺紋頭數(shù)有關(guān)，按m=h/zs計(jì)算（式中：m為電動(dòng)裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)；h為閥門(mén)的開(kāi)啟高度，mm；s為閥桿傳動(dòng)螺紋的螺距，mm；z為閥桿螺紋頭數(shù)。）
4．閥桿直徑：對(duì)于多回轉(zhuǎn)類(lèi)的明桿閥門(mén)來(lái)說(shuō)，如果電動(dòng)裝置允許通過(guò)的最大閥桿直徑不能通過(guò)所配閥門(mén)的閥桿，便不能組裝成電動(dòng)閥門(mén)。因此，電動(dòng)裝置空心輸出軸的內(nèi)徑必須大于明桿閥門(mén)的閥桿外徑。對(duì)于部分回轉(zhuǎn)閥門(mén)以及多回轉(zhuǎn)閥門(mén)中的暗桿閥門(mén)，雖不用考慮閥桿直徑的通過(guò)問(wèn)題，但在選配時(shí)亦應(yīng)充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸，使組裝后能正常工作。
5．輸出轉(zhuǎn)速：閥門(mén)的啟、閉速度快，易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。因此，應(yīng)根據(jù)不同的使用條件，選擇恰當(dāng)?shù)膯?、閉速度。
6．安裝、連接方式：電動(dòng)裝置的安裝方式有垂直安裝、水平安裝、落地安裝；連接方式為：推力盤(pán)；閥桿通過(guò)（明桿多回轉(zhuǎn)閥門(mén)）；暗桿多回轉(zhuǎn)；無(wú)推力盤(pán)；閥桿不通過(guò)；部分回轉(zhuǎn)電動(dòng)裝置的用途很廣，是實(shí)現(xiàn)閥門(mén)程控、自控和遙控不可缺少的設(shè)備，其主要用在閉路閥門(mén)上。但不能忽視閥門(mén)電動(dòng)裝置的特殊要求——必須能夠限定轉(zhuǎn)矩或軸向力。通常閥門(mén)電動(dòng)裝置采用限制轉(zhuǎn)矩的連軸器。
4、電氣控制部分
4.1電力部規(guī)劃設(shè)計(jì)總院制定的閥門(mén)電動(dòng)裝置《95典設(shè)線路》如下圖
95典設(shè)控制原理圖
4.2dzw30型閥門(mén)電動(dòng)裝置在5#爐凈煤氣放散閥的應(yīng)用工作原理簡(jiǎn)單，這里不做敘述
5#爐凈煤氣放散閥工作原理圖
5、閥門(mén)調(diào)整調(diào)整
調(diào)試接線時(shí)，閥門(mén)應(yīng)處于中間位置，然后檢查電機(jī)相序，相序接反會(huì)產(chǎn)生堵死現(xiàn)象，而造成機(jī)體損壞，調(diào)整轉(zhuǎn)矩、行程時(shí)，必須檢查位置指示器上的電位是不否已脫開(kāi)，（把電位器軸上齒輪的緊定螺釘松開(kāi)可脫開(kāi)）以防損壞。
5.1轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)調(diào)整
在空載無(wú)介質(zhì)壓力等因素下，首先調(diào)整關(guān)轉(zhuǎn)矩，從小轉(zhuǎn)矩值開(kāi)始，逐漸增大轉(zhuǎn)矩值直到閥門(mén)關(guān)嚴(yán)時(shí)止。然后調(diào)整開(kāi)向轉(zhuǎn)矩，一般開(kāi)向轉(zhuǎn)矩要比關(guān)向轉(zhuǎn)矩大；在有壓力、溫度時(shí)應(yīng)該注意其能否關(guān)嚴(yán)，如關(guān)不嚴(yán)則要適當(dāng)增加轉(zhuǎn)矩以關(guān)的嚴(yán)打的開(kāi)為準(zhǔn)。
5.2行程控制機(jī)構(gòu)調(diào)整
首先用手將閥門(mén)關(guān)嚴(yán)，然后脫開(kāi)行程控制機(jī)構(gòu)（即用螺絲刀將行程控制機(jī)構(gòu)中頂桿推進(jìn)并轉(zhuǎn)90°，使主動(dòng)小齒輪與計(jì)數(shù)器個(gè)位齒輪組脫開(kāi)），用螺絲刀旋轉(zhuǎn)“關(guān)”向調(diào)整軸，按箭頭方向旋轉(zhuǎn)直到凸輪壓住彈性壓板使微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作為止，則關(guān)向行程初步調(diào)好。再松開(kāi)頂桿使主動(dòng)齒輪與兩邊個(gè)位齒輪正確嚙合（為了保證其正確嚙合，在松開(kāi)頂桿后，必須用螺絲刀少許左右轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整軸）此時(shí)可以電動(dòng)打開(kāi)幾圈，而后關(guān)閉，看關(guān)向行程是否符合要求，如不符合要求，可按上述程序重新調(diào)整。在關(guān)方向調(diào)整好以后，用手將閥門(mén)開(kāi)到所需的位置（注意此時(shí)行程機(jī)構(gòu)不能脫開(kāi)，否則關(guān)向調(diào)整又被打亂），然后脫開(kāi)行程控制機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)開(kāi)向調(diào)整軸，按箭頭方向旋轉(zhuǎn)直到凸輪壓住彈性板，使微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作為止，再使行程機(jī)構(gòu)與主動(dòng)齒輪嚙合，則開(kāi)向行程調(diào)整完。行程控制機(jī)構(gòu)調(diào)完后，可反復(fù)操作幾次。一般開(kāi)閥門(mén)控制在全行程90%左右。
5.3開(kāi)度指示器調(diào)整
電動(dòng)或者手動(dòng)將閥門(mén)關(guān)閉，根據(jù)閥門(mén)的最大轉(zhuǎn)圈數(shù)將齒輪組上的調(diào)節(jié)齒輪調(diào)到相應(yīng)位置上，再將表盤(pán)的關(guān)符號(hào)推到指針處，轉(zhuǎn)動(dòng)電位器使電位器在零位上，并使電位器軸上的齒輪與開(kāi)度軸上的齒輪嚙合，擰緊電位器軸上齒輪的緊定螺絲即可
6.常見(jiàn)故障及排除方法
序號(hào)
故障
原因
排除方法
1
電機(jī)起不動(dòng)
1．電源線脫開(kāi)
2．控制線路故障
3．行程或力矩控制機(jī)構(gòu)失靈
1．檢查電源線
2．排除線路故障
3．排除行程或力矩控制機(jī)構(gòu)故障
2
輸出軸旋向不符合規(guī)定
電源相序接反
調(diào)換任意兩電源線
3
電機(jī)過(guò)熱
1．連續(xù)工作時(shí)間太長(zhǎng)
2．一相線斷開(kāi)
1．停止運(yùn)行，使電機(jī)冷卻
2．檢查電源線
4
運(yùn)行中電機(jī)停轉(zhuǎn)
1．閥門(mén)有故障