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傳感器和控制裝置是現代閥門執行機構所需的基本要求

來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2018-09-15 08:46:46

     閥門執行機構可提供線性或旋轉力。重要的是,它們為閥門提供的力足以有效地操作閥門,但閥門的閥座或閥桿可能不會受到損壞。

 
    因此,幾乎所有的執行機構都具有某種形式的力限制機構。
 
 
 傳感器和控制裝置是現代閥門執行機構所需的基本要求
 
    機制類型:
    在大多數應用中,流體動力致動器的力輸出受系統壓力的限制。在幾乎所有情況下,該系統壓力由壓力調節器控制。
 
    典型的電動執行機構具有內部扭矩限制機構。這是為了確保足夠的力來安裝閥門,防止過大的力量,這可能會使座椅磨損或導致閥門堵塞。
 
    對于具有蝸輪和齒輪的致動器,蝸桿軸與蝸輪的軸向力反作用力與致動器的輸出扭矩成正比。蝸桿軸與彈簧的力成比例地移動。或者,一些裝置使用電子壓力傳感器來測量蝸桿軸上的力反作用力。
 
    電動機電流測量或電動機速度也表示產生的扭矩水平。
 
    一旦達到預定的力或扭矩極限,扭矩傳感器就會跳閘,并且動力被切斷到電動機。可以調節預定的力,使得一種尺寸的致動器可以用在不同的閥門或應用上。
 
    位置感知:
    位置感應有兩個重要原因:
    提供有關閥門位置的反饋。這可以傳輸到遙控室或在致動器上本地顯示。
    允許閥門正確就位。
 
    一些閥設計需要特定量的力來充分地定位封閉元件,使得管道介質不能通過。通常,這些閥門是楔形閘門,球形或三重偏置蝶閥。
 
圖:帶電磁閥位置感應的流體動力方向控制閥(金色)
圖:帶電磁閥位置感應的流體動力方向控制閥(金色)
 
    其他閥門,例如大多數四分之一轉閥門(球閥,閥芯和彈性閥座蝶閥),以及一些板式或刀閘閥,設計用于在特定位置密封。
 
    為了確保這些“位置安置”閥門正確就位,執行機構必須移動到正確的位置并停止。實現此目的的一種方法是在致動器中具有機械止動件。這通常在用于四分之一轉閥的電動或流體動力致動器上提供,但仍需要位置感測作為指示器。這種傳感通常是通過從部分回轉執行機構輸出軸直接驅動到切換跳閘機構(例如凸輪或杠桿)來實現的。此外,可以從同一軸驅動電位計或4-20毫安變送器,以提供連續的遠程位置指示。
 
    出于操作目的,執行機構必須始終知道它相對于閥門位置的位置。因此,在位置閥的多回轉執行機構中必須使用位置測量系統。經常使用從致動器的輸出驅動的機構。
 
    多回轉執行機構需要通用的計數機構,以適應不同閥門所需的各種輸出轉向。
 
    一些機制使用類似于里程表但是雙向的齒輪旋轉計數器機構來計算致動器的輸出轉數。另一種方法使用旋轉螺紋軸,螺母與致動器輸出轉動成比例地行進。兩種類型的機械驅動機構都具有可容納的有限數量的輸出轉彎。
 
    更常見的方法是使用可以測量更大跨度輸出轉彎的電子編碼器。
 
圖:用于三相電機的電動機可逆啟動器
 
圖:用于三相電機的電動機可逆啟動器
 
    通常用于閥門執行機構的兩種類型的編碼器是絕對式和增量式。增量編碼器將計算設置期間在其存儲器中建立的設定位置的圈數。它只能在通電時計數; 如果增量編碼器斷電且執行器移動,則會失去位置參考。因此,備用電池通常包含在設計中,以便在執行機構失去主電源的情況下為編碼器和處理器供電。
 
    絕對編碼器工作方式不同。它不需要在移動時通電,因為每個位置都有一個可以隨時讀取的唯一簽名。它不依賴于增量計數來維持位置參考。
 
    位置傳感機構用于在位置閥上的閥行程末端使電機功率跳閘。
 
    方向控制:
    所有類型的執行機構都需要某種方向控制來在打開或關閉方向上移動閥門。對于電動執行機構,這通常采用電動機起動器的形式。對于流體動力致動器,使用方向控制閥。
 
    在兩種情況下,外部控制信號用于激勵電動機起動器的線圈或方向控制閥的電磁線圈。
 
    控制線將控制室連接到這些方向控制,通常為110VAC或24VDC。
 
    對于電動執行機構,重要的決定是如何控制電動機。兩種類型的電機控制布局是:
    一個單獨的電機控制中心(MCC),包含與閥門分開的一個中心位置的執行器的電機啟動器。當執行機構位于惡劣環境中時,通常使用此配置。
    電機啟動器與位于閥門上的執行器成為一體。這種配置提供了更簡單且通常更便宜的安裝。
    單獨的MCC最有可能來自電力行業,其中電動機起動器通常組合在一起。控制線從控制室運行到MCC,帶有來自閥門執行器位置指示和扭矩感應開關的反饋線。電纜從MCC運行到各個執行器。
 
    用于執行機構控制的MCC布局的優點包括:
    電機啟動器均位于一個區域內,便于維護。
    電機控制裝置可以防止振動,蒸汽,污垢,水和其他污染物進入。
    致動器需要較小的空間包絡并且重量較輕。
 
    積分控制方法的優點包括:
    扭矩和限位開關可以連接在執行器上,使設備可以自成一體并經過工廠測試。
    需要較少的現場布線。
    自動相位校正可以包含在控制中。
    可以采用數字現場總線鏈路來減少多個控制和指示線,并且還帶回診斷信息。
    MCC布局是20世紀發電廠設計的全球標準,并且仍然可以在德國設計的水處理設施和發電廠中看到。相比之下,整體控制和啟動器是石油,天然氣,石化和大多數其他行業的首選。
 
    大多數電動執行機構制造商都有產品設計以適應任何配置。
 
    本文中描述的上海自動化儀表股份有限公司傳感器和控制裝置是現代閥門執行器所需的基本要求,無論是流體還是電動。有許多改進和附加控制可用于提高性能和保護自動閥組件。然而,如果沒有這種力和位置的基本控制,閥門致動器就不能有效地執行。
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