一種船用智能電動(dòng)閥門電氣性能調(diào)試裝置的設(shè)計(jì)

管旭

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧葫蘆島125000)

一種船用智能電動(dòng)閥門電氣性能調(diào)試裝置的設(shè)計(jì)

管旭

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧葫蘆島125000)

為了避免性能不合格的電動(dòng)閥門被安裝在重要位置上而帶來的安全隱患，電動(dòng)閥門在上船安裝前必須進(jìn)行電動(dòng)性能檢測(cè)。根據(jù)設(shè)備廠不能為用戶提供相應(yīng)的調(diào)試裝置的實(shí)際情況，為了滿足生產(chǎn)的需求，本文研制出一套船用智能電動(dòng)閥門調(diào)試裝置。實(shí)際使用結(jié)果表明：該裝置運(yùn)行良好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

船用智能電動(dòng)閥門 電氣性能調(diào)試裝置 設(shè)計(jì)

0 引言

在現(xiàn)代船舶上應(yīng)用非常廣泛的電動(dòng)閥（包括各種全封式電動(dòng)閥、諧波式電動(dòng)閥、電磁閥及直行程、角行程的ROTORK電動(dòng)閥門等等）在出廠正式安裝前都必須進(jìn)行一系列的試驗(yàn)和調(diào)試，檢驗(yàn)電動(dòng)閥的相關(guān)性能是否達(dá)標(biāo)[1]。目前電動(dòng)閥的出廠驗(yàn)收一般都由設(shè)備廠商來做，他們有專門的驗(yàn)收方法和裝置，但是由于他們只負(fù)責(zé)單個(gè)閥門的個(gè)體性能，而不會(huì)做關(guān)于使用方所必需的相關(guān)系統(tǒng)試驗(yàn)，所以他們出示的性能指標(biāo)單據(jù)有可能不完全能滿足用戶的需求，同時(shí)電動(dòng)閥門也屬于較為精密的電氣儀器，在其運(yùn)輸和安裝的過程中都有可能會(huì)出現(xiàn)故障，另外電動(dòng)閥門主要是完成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中的控制功能，在做密閉性試驗(yàn)后和正式安裝前必須再次進(jìn)行電動(dòng)閥門的性能檢測(cè)工作，這種性能檢測(cè)工作由于設(shè)備廠商不能為用戶提供相應(yīng)的調(diào)試裝置導(dǎo)致用戶無法單獨(dú)完成，這樣會(huì)使閥門在進(jìn)行密閉性試驗(yàn)后的電動(dòng)性能無法保證。針對(duì)這種現(xiàn)狀，擬研制出一套船用智能電動(dòng)閥門調(diào)試裝置來滿足生產(chǎn)的需要。調(diào)試裝置使用結(jié)果表明：能夠提高電動(dòng)閥門安全性能。

1 技術(shù)指標(biāo)

本裝置研究目的是研制出一臺(tái)可以對(duì)船舶上廣泛使用的各種類型電動(dòng)閥門進(jìn)行陸上調(diào)試的裝置，滿足電動(dòng)閥門在上船安裝前進(jìn)行檢驗(yàn)的要求。

主要技術(shù)指標(biāo)如下：

l) 閥門調(diào)試種類：目前通用的各類電動(dòng)閥門（全封式電動(dòng)閥、諧波式電動(dòng)閥、電磁閥、直行程及角行程的ROTORK電動(dòng)閥門）；2)閥門功率要求：小于2 kW；3)閥門調(diào)試功能：能對(duì)各類電動(dòng)閥門進(jìn)行丌、關(guān)試驗(yàn)，能自動(dòng)顯示閥門開關(guān)時(shí)間、開度信號(hào)、開關(guān)信號(hào)、過扭信號(hào)等運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；4)閥門開關(guān)時(shí)間顯示誤差：±0. 01S；5)輸出控制電流精度：±0. 05% FS；6)帶有自動(dòng)相序控制功能。

2 基本設(shè)計(jì)原理

1) 調(diào)試裝置內(nèi)各種電源的產(chǎn)生方法

由于目前各種調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)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(diào)試的電動(dòng)閥門需要的電源則要復(fù)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(diào)試現(xiàn)場(chǎng)提供，那么對(duì)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)來說會(huì)增加很多額外的設(shè)備，并且該調(diào)試臺(tái)也會(huì)對(duì)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生很強(qiáng)的依賴性，

2) 諧波式電動(dòng)閥的控制原理

諧波式電動(dòng)閥（俗稱“球閥”）的控制相對(duì)簡(jiǎn)單，由于其行程丌關(guān)帶有一定的功率容限，所以行程開關(guān)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(dòng)閥帶有過扭的限位開關(guān)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)候要增加一個(gè)過扭切除開關(guān)，其具體控制原理見圖2。

3) 相序自動(dòng)檢測(cè)切換電路的設(shè)計(jì)

在所有電動(dòng)閥門的三相電機(jī)中，都存在著一個(gè)供電相序的問題，如果是正序，電機(jī)正轉(zhuǎn)；如果逆序，電機(jī)反轉(zhuǎn)。相序的正反判斷及保護(hù)對(duì)于三相電機(jī)的運(yùn)行是非常重要的，如果相序不正確，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)向和操作不一致的現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)將閥門卡死，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[3]。這個(gè)問題在過去的閥門調(diào)試一直沒有得到應(yīng)有的重視，對(duì)于相序的判斷還采用原來那種老式的人為經(jīng)驗(yàn)判斷方式，即點(diǎn)動(dòng)一下閥門，然后看轉(zhuǎn)向。這種方法存在著很大的缺陷，當(dāng)閥門位于中間位置時(shí)候這樣的閥門調(diào)試臺(tái)在設(shè)計(jì)之初在方向上就存在了缺陷，所以該調(diào)試臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)候?qū)⑿枰母鞣N特殊電源由調(diào)試臺(tái)本身來提供，這樣設(shè)計(jì)出來的閥門調(diào)試臺(tái)就對(duì)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(diào)試裝置，也就具有了推廣的價(jià)值[2]。

該閥門調(diào)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)過整流橋來產(chǎn)生。具體電源產(chǎn)生電路見圖1。還可以，假如閥門位于極限位置，這個(gè)時(shí)候如果相序錯(cuò)誤，會(huì)出現(xiàn)本節(jié)開始所述的情況，有很大的危險(xiǎn)性，另外全封式電動(dòng)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(xiǎn)性。為了解決上述問題，在我們自行設(shè)計(jì)的這套閥門調(diào)試裝置中，加入了相序自動(dòng)檢測(cè)切換功能，當(dāng)外接的三相電源相序?yàn)檎驎r(shí)，調(diào)試臺(tái)上的相序燈亮，提示目前外接電源相序?yàn)檎?。?dāng)外接三相電源相序?yàn)槟嫘驎r(shí)，內(nèi)部控制電路會(huì)自動(dòng)切換輸入的相序，然后保證輸出為正序，同時(shí)調(diào)試臺(tái)上的相序燈亮。具體的設(shè)計(jì)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(jìn)行取樣后再進(jìn)行光隔，然后通過4個(gè)與非門4011進(jìn)行相序判斷，當(dāng)輸入相序正確時(shí)，門電路輸出連續(xù)的矩形脈沖，然后通過比較器對(duì)該脈沖進(jìn)行反相、整形、放大后驅(qū)動(dòng)發(fā)光管。當(dāng)輸入相序錯(cuò)誤時(shí)，門電路輸出為低電平，這時(shí)電路的最后輸出也為低電平，這時(shí)通過繼電器自動(dòng)切換輸入相序，保證輸出一直為正序，同時(shí)該電路還具有缺相報(bào)警和單相電壓低于20%時(shí)報(bào)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(dòng)閥門智能測(cè)控系統(tǒng)的研制[M]. 山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003, (04):23-26.

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

[3] 王金喜. 一種智能型電動(dòng)閥門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].微特電機(jī), 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。