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阀门常识

船用智能电动阀门电气性能调试装置的设计

2020-06-13

电动阀门


电动阀门摘要

为了避免性能不合格的电动阀门被安装在重要位置上而带来的安全隐患,电动阀门在上船安装前必须进行电动性能检测。根据设备厂不能为用户提供相应的调试装置的实际情况,威克满足生产的需求,本文研制出一套船用智能电动阀门调试装置。实际使用结果表明:该装置运行良好,达到设计要求。

电动阀门引言电源产生电路图

在现代船舶上应用非常广泛的电动阀(包括各种全封式电动阀、谐波式电动阀、电磁阀及直行程、角行程的ROTORK电动阀门等等)在出厂正式安装前都必须进行一系列的试验和调试,检查电动阀的相关性能是否达标。目前电动阀的出厂验收一般都由设备厂商来做,他们有专门的验收方法和装置,但是由于他们只负责单个阀门的个体性能,而不会做关于使用方所必需的相关系统试验,所以他们出示的性能指标单据有可能不完全能满足用户的需求,同时电动阀门也属于较为精密的电气仪器,在其运输和安装的过程中都有可能会出现故障,另外电动阀门主要是完成一个闭环系统中的控制功能,在做密闭性试验后和正式安装前必须再次进行电动阀门的性能检测工作,这种性能检测工作由于设备厂商不能为用户提供相应的调试装置导致用户无法单独完成,这样会使阀门在进行密封性试验后的电动性能无法保证。针对这种现状,拟研制出一套船用智能电动阀门调试装置来满足生产的需要。调试装置使用结果表明:能够提高电动阀门安全性能。

电动阀门的技术指标谐波式电动阀控制原理图

本装置研究目的是研制出一台可以对船舶上广泛使用的各种类型电动阀门进行陆上调试的装置,满足电动阀门在上船安装前进行检验的要求。

主要技术指标如下:

(1)阀门调试种类:目前通用的各类电动阀门(全封式电动阀、谐波式电动阀、电磁阀、直行程及角行程的ROTORK电动阀门)。

(2)阀门功率要求:小于2Kw。

(3)阀门调试功能:能对各类电动阀门进行开、关试验,能自动显示阀门开关时间、开度信号、开关信号、过扭信号等运行状态信号。

(4)阀门开关时间显示误差:±0.01S。

(5)输出控制电流精度:±0.05% FS。

(6)带有自动相序控制功能。

电动阀门的基本设计原理相序自动检测切换电路原理图

(1)调试装置内各种电源的产生方法:

由于目前各种调试现场的电源一般都只提供三相交流380V和单相交流220V两种电源,而要调试的电动阀门需要的电源则要复杂一些(一般还需要三相交流220V、直流220V、直流40V和10V等),这些电源如果都要求调试现场提供,那么对调试现场来说会增加很多额外的设备,并且该调试台也会对调试现场产生很强的依赖性,这样的阀门调试台在设计之初在方向上就存在了缺陷,所以该调试台在设计时候将需要的各种特殊电源由调试台本身来提供,这样设计出来的阀门调试台就对电源的要求降低了很多,并有可能成为一种通用式的阀门调试装置,也就具有了推广的价值。

该阀门调试装置的三相交流220V的电源由外接的三相交流380V电源通过三相变压器产生,直流220V电源由外接单相交流220V通过大容量整流桥产生,而直流40V和10V则由外接单相交流220V通过变压器后再经过整流桥来产生。具体电源产生电路见图1。

(2)谐波式电动阀的控制原理:

谐波式电动阀(俗称“球阀”)的控制相对简单,由于其行程开关带有一定的功率容限,所以行程开关可以直接接入控制电路,这样就省去了阀位控制板;另外由于该电动阀带有过扭的限位开关,所以在设计时候要增加一个过扭切除开关,其具体控制原理见图2。

(3)相序自动检测切换电路的设计:

在所有电动阀门的三相电机中,都存在着一个供电相序的问题,如果是正序,电机正转;如果逆序,电机反转。相序的正反判断及保护对于三相电机的运行是非常重要的,如果相序不正确,会出现电机转向和操作不一致的现象,严重的会将阀门卡死,造成严重的经济损失。这个问题在过去的阀门调试抑制没有得到应有的重视,对于相序的判断还采用原来那种老式的人为经验判断方式,即点动一下阀门,然后看转向。这种方法存在很大的缺陷,当阀门位于中间位置时候还可以,假如阀门位于极限位置,这个时候如果相序错误额,会出现本节开始所述的情况,有很大的危险性,另外全封式电动阀在焊接完毕后通过人眼很不易观察其位置的,这也给操作带来了一定的危险性。为了解决上述问题,在大家自行设计的这套阀门调试装置中,加入了相序自动检测切换功能,当外接的三相电源相序为正序时,调试台上的相序灯亮,提示目前外接电源相序为正序。当外接三相电源相序为逆序时,内部控制电路会自动切换输入的相序,然后保证输出为正序,同时调试台上的相序灯亮。具体的设计原理见图3;在三相输入端通过高精度电阻和整流二极管将交流380V电源变成直流电压,然后通过电阻进行取样后再进行光隔,然后通过4个与非门4011进行相序判断,当输入相序正确时,门电路输出连续的矩形脉冲,然后通过比较器对该脉冲进行反相、整形、放大后驱动发光管。当输入相序错误时,门电路输出为低电平,这时电路的zui后输出也为低电平,这时通过继电器自动切换输入相序,保证输出一直为正序,同时该电路还具有缺相报警和单相电压低于20%时报警的功能,具体的电路图见图3。

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