一種船用智能電動閥門電氣性能調試裝置的設計

管旭

(渤海船舶職業學院，遼寧葫蘆島125000)

一種船用智能電動閥門電氣性能調試裝置的設計

管旭

(渤海船舶職業學院，遼寧葫蘆島125000)

為了避免性能不合格的電動閥門被安裝在重要位置上而帶來的安全隱患，電動閥門在上船安裝前必須進行電動性能檢測。根據設備廠不能為用戶提供相應的調試裝置的實際情況，為了滿足生產的需求，本文研制出一套船用智能電動閥門調試裝置。實際使用結果表明：該裝置運行良好，達到設計要求。

船用智能電動閥門 電氣性能調試裝置 設計

0 引言

在現代船舶上應用非常廣泛的電動閥（包括各種全封式電動閥、諧波式電動閥、電磁閥及直行程、角行程的ROTORK電動閥門等等）在出廠正式安裝前都必須進行一系列的試驗和調試，檢驗電動閥的相關性能是否達標[1]。目前電動閥的出廠驗收一般都由設備廠商來做，他們有專門的驗收方法和裝置，但是由于他們只負責單個閥門的個體性能，而不會做關于使用方所必需的相關系統試驗，所以他們出示的性能指標單據有可能不完全能滿足用戶的需求，同時電動閥門也屬于較為精密的電氣儀器，在其運輸和安裝的過程中都有可能會出現故障，另外電動閥門主要是完成一個閉環系統中的控制功能，在做密閉性試驗后和正式安裝前必須再次進行電動閥門的性能檢測工作，這種性能檢測工作由于設備廠商不能為用戶提供相應的調試裝置導致用戶無法單獨完成，這樣會使閥門在進行密閉性試驗后的電動性能無法保證。針對這種現狀，擬研制出一套船用智能電動閥門調試裝置來滿足生產的需要。調試裝置使用結果表明：能夠提高電動閥門安全性能。

1 技術指標

本裝置研究目的是研制出一臺可以對船舶上廣泛使用的各種類型電動閥門進行陸上調試的裝置，滿足電動閥門在上船安裝前進行檢驗的要求。

主要技術指標如下：

l) 閥門調試種類：目前通用的各類電動閥門（全封式電動閥、諧波式電動閥、電磁閥、直行程及角行程的ROTORK電動閥門）；2)閥門功率要求：小于2 kW；3)閥門調試功能：能對各類電動閥門進行丌、關試驗，能自動顯示閥門開關時間、開度信號、開關信號、過扭信號等運行狀態信號；4)閥門開關時間顯示誤差：±0. 01S；5)輸出控制電流精度：±0. 05% FS；6)帶有自動相序控制功能。

2 基本設計原理

1) 調試裝置內各種電源的產生方法

由于目前各種調試現場的電源一般都只提供三相交流380 V和單相交流220 V兩種電源，而要調試的電動閥門需要的電源則要復雜一些（一般還需要三相交流220 V、直流220 V、直流40 V和10 V等），這些電源如果都要求調試現場提供，那么對調試現場來說會增加很多額外的設備，并且該調試臺也會對調試現場產生很強的依賴性，

2) 諧波式電動閥的控制原理

諧波式電動閥（俗稱“球閥”）的控制相對簡單，由于其行程丌關帶有一定的功率容限，所以行程開關可以直接接入控制電路，這樣就省去了閥位控制板；另外由于該電動閥帶有過扭的限位開關，所以在設計時候要增加一個過扭切除開關，其具體控制原理見圖2。

3) 相序自動檢測切換電路的設計

在所有電動閥門的三相電機中，都存在著一個供電相序的問題，如果是正序，電機正轉；如果逆序，電機反轉。相序的正反判斷及保護對于三相電機的運行是非常重要的，如果相序不正確，會出現電機轉向和操作不一致的現象，嚴重的會將閥門卡死，造成嚴重的經濟損失[3]。這個問題在過去的閥門調試一直沒有得到應有的重視，對于相序的判斷還采用原來那種老式的人為經驗判斷方式，即點動一下閥門，然后看轉向。這種方法存在著很大的缺陷，當閥門位于中間位置時候這樣的閥門調試臺在設計之初在方向上就存在了缺陷，所以該調試臺在設計時候將需要的各種特殊電源由調試臺本身來提供，這樣設計出來的閥門調試臺就對電源的要求降低了很多，并有可能成為一種通用式的閥門調試裝置，也就具有了推廣的價值[2]。

該閥門調試裝置的三相交流220 V的電源由外接的三相交流380 V電源通過三相變壓器產生，直流220 V電源由外接單相交流220 V通過大容量整流橋產生，而直流40 V和10 V則由外接單相交流220 V通過變壓器后再經過整流橋來產生。具體電源產生電路見圖1。還可以，假如閥門位于極限位置，這個時候如果相序錯誤，會出現本節開始所述的情況，有很大的危險性，另外全封式電動閥在焊接完畢后通過人眼很不易觀察其位置的，這也給操作帶來了一定的危險性。為了解決上述問題，在我們自行設計的這套閥門調試裝置中，加入了相序自動檢測切換功能，當外接的三相電源相序為正序時，調試臺上的相序燈亮，提示目前外接電源相序為正序。當外接三相電源相序為逆序時，內部控制電路會自動切換輸入的相序，然后保證輸出為正序，同時調試臺上的相序燈亮。具體的設計原理見圖3：在三相輸入端通過高精度電阻和整流二極管將交流380 V電源變成直流電壓，然后通過電阻進行取樣后再進行光隔，然后通過4個與非門4011進行相序判斷，當輸入相序正確時，門電路輸出連續的矩形脈沖，然后通過比較器對該脈沖進行反相、整形、放大后驅動發光管。當輸入相序錯誤時，門電路輸出為低電平，這時電路的最后輸出也為低電平，這時通過繼電器自動切換輸入相序，保證輸出一直為正序，同時該電路還具有缺相報警和單相電壓低于20%時報警的功能，具體的電路圖見圖3。

[1] 呂月娥，呂佩舉，李相偉. 電動閥門智能測控系統的研制[M]. 山東理工大學學報(自然科學版), 2003, (04):23-26.

[2] 王東睿, 郝秀平, 曹式錄. 電動閥門常見問題及產生原因[M]. 電力建設, 2000, (11):35-38.

[3] 王金喜. 一種智能型電動閥門控制系統的設計[M].微特電機, 2009, (06): 58-61.

Design of Electrical Properties Testing Device for Marine Intelligent Electric Valve

Guan Xu
(Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao 125000, Liaoning, China)

In order to avoid the risk from the unqualified electric valve installed in an important position, electric performance of the electric valves must be tested on board before installation. According to actual situation that the equipment factory cannot provide testing device for users, in order to meet the production requirements, this paper presents a set of marine intelligent electric valve testing device. The actual application shows that the device runs well and meets the design requirements.

marine intelligent electric valve; electrical properties testing device; design

TP216

A

1003-4862（2014）03-0078-03

2013-10-18

管旭（1977-），女，碩士，講師。研究方向：船舶電氣。