手电动互不干涉阀门驱动器gq3845-60设计(编辑修改稿)

手电动互不干涉阀门驱动器gq3845-60设计(编辑修改稿)内容摘要：

同的减速装置 ,既造成了电动装置设计和生产过程中人力和物力的浪费 ,又不方便现场操纵安装。 随着现代电子技术的发展 ,改变频率来实现电机调速成为可能。 由于电机的转速具有可以调节的特性 ,因此设计阀门电动装置时可去掉某些减速部件。 直接通过控制电机转速实现部件之间的树状结构是一条产品数据管理的有效途径。 总之，随着微电子技术和电力电子技术的发展，电动阀门智能控制器也经历了模拟电子技术和 数字电子技术两个时代，出现了新一代智能电动阀门，由最初的协助工人工作，到现在日趋普及的无人操作。 它不仅克服了传统电动阀门的不足，而且还增加了许多新功能，拓展了使用领域，改善了性能指标，而且成本增加不多，可以大量更新现有的装置。 尤其是随着单片机技术的广泛应用，使得电动阀门智能控制器的研制和使用成为了现实，能在很大程度上实现电动阀门控制的数字化，并且能够实现 PID 控制和局域网络集散控制 ,通过软件的形式，将工程技术人员的思维方式与解决问题的方式、方法以软件的形式加入到系统中，从而更进一步的提高阀门控制的智能化。 阀门技术标准的发展状况 [10] 标准化工作是国民经济和社会发展的重要基础工作 , 同样也是一个行业、一个企业发展的重要基础工作。 阀门行业在机械部的领导下 , 在阀门标准归口单位 合肥通用机械研究所具体组织和行业厂的大力参与下 , 重视这项工作的开展 , 经过多年的努力和卓有成效的工作 , 基本上建立了满足阀门生产技术发展需要、与我国机械工业标准同步发展的阀门专业标准体系。 阀门行业的标准化工作大致是分三个阶段逐步发展起来的。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 8 页 第一阶段是从 1958～ 1965 年。 这期间 ,制定了阀门型号编制方法 ,各类阀门参数系列 ,阀门 结构长度 ,手轮和手柄以及各大类阀门制造与验收技术条件等标准。 这批标准均是以机械部发布的 JB 标准 ,解决了阀门行业从修配走向制造到组织批量生产中所遇到的共性问题 ,满足了国民经济建设的需要 ,起到了促进行业生产大发展的积极作用 ,为今后阀门技术标准的完善和发展打下了稳固的基础。 第二阶段是从 1972～ 1979 年。 这期间围绕国民经济建设调整恢复 ,阀门成为供不应求的短线产品。 为此 ,为了扩大生产能力 ,便于轮番大批量生产 ,在机械部石化通用局的领导下 ,由通用机械研究所牵头 ,组织行业主要生产厂 ,进行标准化、系列化、通用化三化阀门 产品联合设计。 同时 ,根据当时阀门产品存在填料、垫片、密封面和阀杆等腐蚀 (或磨损 )严重及经常出现阀门内漏外漏等质量问题 ,组织科研攻关 ,完成了一些主要课题的研究 [11]。 在此基础上 ,除修订、补充完善了一批产品标准外 ,还根据阀门生产厂自行设计开发新产品的需要 ,制定了阀门通用零件和结构要素标准。 这些标准也是以机械部 JB标准发布的。 截止到 1979 年 ,阀门行业共有 JB标准 142 项。 由于这批标准在全行业贯彻实施比较好 ,因此 ,基本上解决了量大面广的主要阀门产品的短线和普遍存在的内漏外漏质量问题 ,满足了当时国民经济各部门尤其 是石油、化肥、化工、电力和冶金等系统的需要 ,促进了阀门行业生产技术水平的发展。 第三阶段是从 1980 年至今。 这期间是我国改革开放的新时期 ,由计划经济向市场经济转变。 为了适应我国社会主义市场经济的发展需要 ,阀门行业为了提高全行业企业的产品水平和质量水平及其在国内和国际两个市场上的占有率 ,在机械部和国家技术监督局的指导下 ,阀门标准化工作进入新的发展时期。 归纳起来 ,重点开展了两个方面的工作 ,一是建立和完善阀门标准体系 ,二是积极采用国际和国外先进标准 [12]。 这对推动阀门行业的技术进步和开拓阀门的国际市场起到了重要 的作用。 本课题的选题背景 阀门电动装置是用于操作阀门并与阀门相连接的装置之一。 该装置由电力来驱动，其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来控制。 阀门电动装置应有的工作特性和利用率取决于阀门的种类，装置的工作规范及阀门在管线或设备上的位置 [2]。 阀门电动装置行程控制机构的可靠性对电动阀门工作质量影响较大。 我国早期电动装置行程控制机构可靠性较差的主要原因是使用微动开关及控制机构的机械结构设计不合理。 因此，早期电动装置经常发生阀秆弯曲、阀体及密封面损坏等情况。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 9 页 高压阀门在使用过程中容易造成内漏是众所 周知的普遍性问题，以致于火电厂在机组大小修中经常花大量费用更换新阀门，但是，无论更换的是国内或进口的优质阀门，换来换去仍然是内漏 [13]。 我们习惯于把此类问题定性为阀门质量问题，实际上我们忽略了另一个更重要的因素，即阀门电动装置在关闭阀门时是否施加给阀门一个科学、合适的关紧力。 因为阀门在关闭后期的压差最大，关紧力达不到，密封面就会产生泄漏，漏则永久性关不严。 通常我们使用的电动阀门选用的电动装置有具备一些常规功能的普通型、有自动化程度很高的智能型；但是无论哪一种都没有把阀门关紧力的设定放在首位来考虑。 目前， 用户多采用行程来控制阀门关闭，设定力矩仅仅作为一种辅助性保护，根本无法满足对阀门关紧力的控制。 鉴此，我们针对阀门电动装置目前存在的问题做出一定的改善。 本课题的研究意义 作为驱动阀门或风门的一种主要装置 —— 阀门电动装置经过多年的发展 ,已经成为控制可靠 ,操作简单 ,维护方便的高性能产品。 随着现代科学技术的飞速发展 ,许多新技术和新材料的应用 ,各种高品质高性能的阀门或风门等设备的不断出现 ,要求与其所匹配的各种控制装置也应不断改进。 阀门电动装置及其技术在我国的发展已有 40 多年的历史 ,作为一种机电产品其机械 部分无论是设计还是制造均日趋成熟 ,其使用方式也被人们接受 ,其使用范围也从工业阀门扩大到某些非阀门类专用设备。 上世纪 80年代中期 ,上海某大型设备制造厂在国内首先将阀门电动装置用于火电机组给煤机插板的驱动与控制。 之所以选择阀门电动装置用于非阀门类的专用设备 ,主要是阀门电动装置具备起动转矩大、短时工作制、行程控制精确、位置指示直观、用于保护的转矩控制机构可靠、手动机构能保证应急人工操作等诸多特点 [14]。 阀门电动装置是为控制阀门而设计的 ,由于阀门电动装置使用方便 ,其应用范围已经扩展到其他方面。 如用于水利枢纽工程 中的大型水闸门上 ,城市地铁通风系统中 ,各类发电厂的控制系统中 ,以及化工、公用事业和航天等领域中。 随着各种先进技术的不断推广应用 ,阀门电动装置将会发展成为一个集机械、电子为一体的操作简单灵活 ,并适合多种工况使用的产品 [15]。 它不但具有机械方面的灵活性 ,而且还具有与电子计算机系统相匹配的接口。 同时 ,小体积、结构更增加其实用性。 电动阀门作为管道 黄河科技学院毕业设计说明书 第 10 页 系统介质流量的调节执行机构，实现数字化、智能化、自诊断与无人看守己经变得十分迫切，计算机技术与微电子技术的发展，为电动阀门的智能化进程提供了可能。 本文即在介绍了阀门历史的 基础上，重点对电动阀门的智能化所包含的内容进行了分析，为今后电动阀门的智能化发展做出一定的贡献。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 11 页 2 阀门电动装置的工作原理和设计方案 阀门电动装置的工作原理 阀门电动装置是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的驱动设备，其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来控制。 由于阀门电动装置的工作特性和利用率取决于阀门的种类、装置工作规范及阀门在管线或设备上的位置。 电动装置一般由下列部分组成：专用电动机，特点是过载能力强﹑起动转矩大﹑转动惯量小，短时﹑断 续工作；减速机构，用以减低电动机的输出转速；行程控制机构，用以调节和准确控制阀门的启闭位置；转矩限制机构，用以调节转矩（或推力）并使之不超过预定值；手动﹑电动切换机构，进行手动或电动操作的联锁机构。 开度指示器，用以显示阀门在启闭过程中所处的位置 [16]。 传动原理图如下： 图 传动原理图 阀门电动装置的传动方案的确定 根据阀门类型选择电动执行器 1．角行程电动执行器（转角 360 度）适用于蝶阀、球阀、旋塞阀等。 电动执行器输出轴的转动小于一周，即小于 360 度，通常为 90 度就 实现阀门的启闭过程控制。 此类电动执行器根据安装接口方式的不同又分为直连式、底座曲柄式两种。 A）直连式：是指电动执行器输出轴与阀杆直连安装的形式。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 12 页 B）底座曲柄式：是指输出轴通过曲柄与阀杆连接的形式。 2．多回转电动执行器（转角 360 度）适用于闸阀、截止阀等。 电动执行器输出轴的转动大于一周，即大于 360 度，一般需多圈才能实现阀门的启闭过程控制。 3． 直行程（直线运动）适用于单座调节阀、双座调节阀等。 电动执行器输出轴的运动为直线运动式，不是转动形式。 根据生产工艺控制要求确定电动执行器的控制模 式 1． 开关型（开环控制）开关型电动执行器一般实现对阀门的开或关控制，阀门要么处于全开位置，要么处于全关位置，此类阀门不需对介质流量进行精确控制。 特别值得一提的是开关型电动执行器因结构形式的不同还可分为分体结构和一体化结构。 选型时必需对此做出说明，不然经常会发生在现场安装时与控制系统冲突等不匹配现像。 A）分体结构（通常称为普通型） :控制单元与电动执行器分离，电动执行器不能单独实现对阀门的控制，必需外加控制单元才能实现控制，一般外部采用控制器或控制柜形式进行配套。 此结构的缺点是不便于系统整体安装，增加接线 及安装费用，且容易出现故障，当故障发生时不便于诊断和维修，性价比不理想。 B）一体化结构（通常称为整体型）：控制单元与电动执行器封装成一体，无需外配控制单元即可现实就地操作，远程只需输出相关控制信息就可对其进行操作。 此结构的优点是方便系统整体安装，减少接线及安装费用，容易诊断并排除故障。 但传统的一体化结构产品也有很多不完善的地方，所以产生了智能电动执行器。 2． 调节型（闭环控制）调节型电动执行器不仅具有开关型一体化结构的功能，还能对阀门进行精确控制，调节介质流量。 A）控制信号类型（电流、电压）调节型电动执 行器控制信号一般有电流信号（ 4～20MA、 0～ 10MA）或电压信号（ 0～ 5V、 1～ 5V），选型时需明确其控制信号类型及参数。 B）工作形式（电开型、电关型）调节型电动执行器工作方式一般为电开型（以4～ 20MA 的控制为例，电开型是指 4MA 信号对应的是阀关， 20MA 对应的是阀开），另一种为电关型（以 4～ 20MA 的控制为例，电开型是指 4MA 信号对应的是阀开，20MA 对应的是阀关）。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 13 页 C）失信号保护是指因线路等故障造成控制信号丢失时，电动执行器将控制阀门启闭到设定的保护值，常见的保护值为全开、全关、保持原位三种情况。 根据使用环境和防爆等级选择 根据使用环境和防爆等级分类的电动装置根据使用环境和防爆等级要求，阀门的电动装置可分为普通型、户外型、隔爆型、户外隔爆型等。 根据阀门所需的扭矩确定输出扭矩 根据阀门所需的扭矩确定电动执行器的输出扭力阀门启闭所需的扭力决定着电动执行器选择多大的输出扭矩，一般由使用者提出或阀门厂家自行选配，做为执行器厂家只对执行器的输出扭矩负责，阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定，但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别，所以不同厂家生产的同规格阀 门所需扭矩也有所区别，即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭矩也有所差别，当选型时执行器的扭矩选择太小就会造成无法正常启闭阀门，因此电动执行器必需选择一个合理的扭矩范围。 各组成部分的确定 主传动（减速机构 )：由蜗轮蜗杆副和少齿差行星齿轮减速机构组成。 最后由输出轴输出动力、驱动阀门的阀杆 [17]。 转矩检测机构：采用蜗杆轴向窜动结构，在蜗杆轴端安装一个轮辐式拉压传感器来检测力矩大小 [18]。 开度指示机构：用于现场指示阀门开启程度。 行程控制机构中空心轴的左端装有刻度盘 [19]。 手电动切换：为全 自动切换结构，没有切换用的手柄，手电动输入互不干涉 [20]。 少齿差输出机构：浮动盘与输出盘之间留有空位，可避免开启力矩过小，阀门打不开的问题。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 14 页 3 总体设计计算 电动机的选择 各运动副的效率 少齿差行星齿轮系的效率  =～ ；蜗轮蜗杆副的效率为  =～ (自锁 )，  =～ （单头），  =～ （双头）；圆柱齿轮副的效率为  =～；轴承的效率为  （一对球轴承稀油润滑），  （一对滚子轴承稀油润滑）。 功率的计算 输出轴功率。