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电动执行机的选型

时间: 2010/6/28 10:29:59 来源: 浏览量: 255560 字体选择: 大中小

　　以下给出阀门电动装置选型的几个具体例子，其中的某些阀门参数并非与实际情况相符，它们是为说明选型程序而设定的。

　　例题1：有一明杆闸阀，给出如下条件以选配电动装置。

　　▲公称通径DN=80mm▲公称压力1.6Mpa(约16kgf/cm2) ▲阀杆直径d=20,螺矩T=4，单头**▲所需阀杆转矩100N·m(约10kgf.m) ▲启闭时间无严格规定▲电动装置带阀杆螺母，阀杆轴向推力不大于25kN ▲与阀门连接法兰为ISOF10号▲电控原理按电装厂标准原理▲无其它特殊要求。

　　根据上述条件和给定参数可选择SMC-04机座普通型产品，主要依据是：SMC-04公称转矩为108N·m，公称推力为35kN，允许阀杆直径为26，与阀门连接法兰为ISOF10号。

　　应进行计算的参数：电动装置全行程转圈数N

　　N=DN/T·N=80/4×1=20圈

　　应选定内容：驱动空心轴型式为2-Pc。(内含阀杆螺母)输出转速为标准型式的18r/min，理由之一是阀门的口径较小，其二是用户无要求时一般均选择较低转速以相对减小电动机功率。采用标准电控原理，如(图42)或(图43)。行程控制机构可用4R-2C共8对触点。用于阀杆行程较短而不必设阀杆罩。

　　产品初步选型结果：

　　▲机座号：SMC-04普通型

　　▲*大控制转矩：100N·m开关相同

　　(一般*大控制转矩应稍大于阀杆转矩，并且开转矩应大于关转矩)

　　▲输出转速：18r/min

　　▲输出轴全行程转圈数：N=20(可稍大一点)

　　▲输出轴型式：2-Pc(内含阀杆螺母)

　　▲与阀门连接法兰：ISO F10

　　▲行程控制机构：4R-2C(有8对触点)

　　▲标准电控原理(可给出图号)

　　根据上述选型可由制造厂写出“生产说明书”，再进行所需电装的生产。

　　例题2：有一明杆闸阀，给出如下条件以选配电动装置

　　▲公称通径DN=200mm ▲工作压力0.1Mpa(约1kgf/cm2) ▲阀杆直径d=28，螺矩T=8，单头**▲阀杆所需转矩不祥▲启闭时间无严格要求▲需电动装置输出轴为牙嵌式，其尺寸及连接法兰符合JB2920-81机座号2 ▲电控原理按电装厂标准但需转矩开关有常开触点▲无其它特殊要求

　　上述条件中没有阀杆转矩，所以先确定。可根据(表7)查得工作压力0.1Mpa时该阀门的阀杆转矩为10kgf·m。(约100N·m)若按阀杆转矩选取，SMC-04较合理，但阀杆直径28对SMC-04不适合，因为SMC-04允许通过阀杆直径为26。所以只能选择较大的机座号SMC-03。

　　计算电动装置全行程线圈数N:

　　N=DN/T·Z=200/8×1=25圈

　　应选定内容：驱动空心轴为牙嵌式，其尺寸符合要求。附加与JB2920-81 2号机座相同的法兰。输出转速为标准型式的36r/min。

　　理由之一是阀门口径相对大，其二是在上述阀杆转矩下SMC-03的堵转转矩应在180N·m以内。在电动机容量一定情况下转速较低速比过大其堵转转矩值会相应增大，不利于产品控制转矩值的调整。采用标准电控原理但必需是(图43)，因为该原理的转矩开关具有常开触点。行程控制机构可选择4R-2C。应选择一定高度的阀杆罩。

　　产品初步选型结果：

　　▲机座号：SMC-03普通型

　　▲*大控制转矩：100N·m 开关相同

　　▲输出转速：36r/min(实际计算*大转矩后若其值过大且电动机功率不能再小还可适当提高转速，以保证合理的堵转转矩值)

　　▲输出轴全行程转圈数：N=25圈

　　▲输出轴为牙嵌式，其尺寸按JB2920-81有关要求并附加与该标准相符的法兰接盘。(本条应在订货合同中说明)

　　▲行程控制机构：4R-2C(有8触点)

　　▲转矩开关有常开触点

　　▲标准电控原理

　　▲根据阀杆行程设置一定长度的阀杆罩

　　例题3：有一暗杆闸阀，给出以下条件选配电动装置。

　　▲公称通径DN=1000mm ▲公称压力0.25Mpa(约2.5kgf/cm2) ▲阀杆直径φ60单键▲全行程转圈数N=112 ▲阀杆所需转矩不祥▲启闭时间在2min之内▲需电动装置输出轴与阀杆配作▲连接法兰按电装厂标准▲电控原理须设若干无源接点并需要行程控制按钮▲产品为防爆型。

　　根据上述条件应先确定阀杆转矩，由(表7)可查得在公称压力0.25Mpa时该阀门的阀杆转矩为90kgf·m。(约900N·m)按以上转矩值选择产品为SMC-0机座较合理，阀杆直径亦合适。用于启闭时间限制在2min以内，因而应进行输出转矩的计算，以确定能否满足要求。

　　*大转矩：Mmax=T·i·η

　　其中： T——电动机轴头转矩N·m

　　i——传动比

　　η——该传动比时产品起动效率

　　SMC-0用电动机*大功率为1.5KW,由(表4)查得T=4.99kgf·m。电动装置输出转速n=112/2=56r/min，因而可求得i=1400/56=25。通过(表6)可查得SMC-0在该传动比时起动效率η=0.30～0.45(可取其平均值0.375进行计算)

　　Mmax=4.99×25×0.375=46.78kgf·m(约468N·m)

　　由于在该转速下SMC-0的*小转矩小于阀杆转矩，因此只有选择较大机座号产品并配装更大功率电动机。(在SMC-0上不宜将电动机功率增加太大，因为电动机转矩过大会影响产品**传动件动作的强度)

　　因为产品转速较高，选型时一般先估算所需电动机的轴头转矩以查得其功率。

　　仍用上式T=Mmax/i·η=(1.3～1.8)Mcmax/i·η

　　若取得1.3Mcmax计算，则有：

　　T=1.3×900/25×0.375=124.8N·m(约12.48kgf·m)

　　经查(表4)可知在保证56r/min转速、900N·m转矩情况下，所需电动机功率至少应为4.0KW。因而选择SMC-2机座较为合理。(若与用户协商适当降低一点儿输出转矩则有可能选择SMC-1机座，实际上这种方法是较为经济的)

　　产品初步选型结果：

　　▲机座号：SMC-2Ex(防爆型)产品应带现场按钮灯盒，防爆标志为dⅡBT4

　　▲*大控制转矩：900N·m开关相同

　　▲输出转速：56r/min

　　▲输出轴全行程转圈数：N=112

　　▲输出轴型式：1-Pc，其孔与键槽按阀杆尺寸配作。(一般在订货合同中注明)

　　▲与阀门连接法兰：ISO、F30号

　　▲行程控制机构：4R-4C，可提供较多的无源接点。

　　▲电控原理可选择(图44)

　　因阀门为暗杆故无需设置阀杆罩

　　例题4：以下是用户提出的阀门参数和条件，需我公司为其选配电动装置。现进行实际选型介绍。

　　明杆闸阀▲阀杆参数：Tr40×10Lh ▲阀杆行程175mm ▲阀杆转矩：60kgf·m(约600N·m)▲开启与关闭时间10S ▲要求具有接点信号输出与4～20mA DC阀位反馈信号输出▲动力电源380V 50Hz ▲具有防爆功能，防爆标志为dⅡBT4 ▲要求有现场按钮和指示灯。

　　根据给定参数应先进行必要的计算：

　　▲全行程转圈数N=175/10=17.5圈

　　▲根据10s转17.5圈求得输出转速n=105r/min。

　　按照Limitorque的选型原则，以上输出转速属于高转速，因而在使用2-PC驱动轴时应选择SCD高速型产品。如果仍使用1400r/min电动机可得出传动比。

　　▲i=1400/105=13.33

　　进而可求出电动机轴转矩以确定其功率

　　▲T=1.3Mcmax/i·η

　　由(表6)可知上述速比时η=0.45左右，故有：

　　T=1.3×600/13.33×0.45=130N·m

　　根据(表4)可查得电动机轴转矩T=130N·m时其功率在4.0kW左右。它适应SCD-2机座。(至少是SCD-1)综合分析该阀门使用SCD-2机座并不十分合理，其原因是：对于SCD-2机座该阀门的阀杆直径相对细，用于阀瓣入座时缓冲的蝶形弹簧部套因钢性过大而有可能不起作用，这样则失去高速型产品的意义。所以应采取相应方法使选型更为合理。

　　从以上的计算过程可见，若要相对减小SCD的机座号只有相对减小电动机功率，(即所需的轴转矩)其关键是对增大传动比。以下为两种方法。

　　a、采用较高转速电动机，这时则有：

　　▲i=2800/105=26.7

　　这时再求得电动机转矩

　　▲T=1.3×600/26.7×0.45=65N·m

　　这样则可选择SCD-1(甚至可选择SCD-0)只是电动机功率相对增大。

　　b、与用户协商采用双头阀杆丝杠，但其前提是阀杆轴向无须自锁其阀杆转矩值不能增加过大。(根据实践经验阀杆丝杠改为双头，其所需转矩值增大并不明显)采用本方法可使用1400r/min电动机，其传动比：

　　▲i=1400/52.5=26.7

　　因而仍可求出T=65N·m的电动机轴转矩。

　　上述两种方法均有其特点，可依据实际情况选择。对于高速型产品还有两点须注意：其一是电控原理中必须加强制动电路，否则当阀门开启瞬间转矩开关的动作使电动装置不运转。其二是应请用户提供与阀杆丝杠参数相同的塞规以便将阀杆螺母螺纹加工好，否则用户使用时须取下蝶簧部套再加工阀杆螺母内螺纹，(SCD-03除外)这样会影响产品的性能。

　　产品初步选型结果

　　▲机座号：SCD-OEX(防爆型)产品应带现场按钮灯盒，防爆标志，dⅡBT4

　　▲*大控制转矩：600N·m 开关相同

　　▲输出转速：单头丝杠 n=105r/min(2800r/min电机)

　　双头丝杠 n=52.5r/min(1400r/min电机)

　　▲输出轴全行程转圈数：N

　　N=17.5圈(单头丝杠)

　　N=8.75圈(双头丝杠)

　　▲输出轴型式：2-PC加蝶形弹簧部套

　　注：应将阀杆螺母内螺纹加工好。

　　▲与阀门连接法兰：ISO F16号

　　▲行键控制机构：4R-4C可提供较多无源接点。

　　注：应接强制起动功能

　　▲电控原理：参照(图47)，其上加VOT，以输出4～20mA DC信号(电动装置采用精密电位器)控制型式可不是整体型。

　　由于蝶形弹簧部套较高，因而不必再设阀杆罩。

　　例题5：有一蝶阀，需按以下条件选配电动装置

　　▲公称通径：DN=400mm ▲工作压力1.0Mpa(约10kgf/cm2) ▲阀杆直径：φ50单键▲阀杆转矩不祥▲启闭时间 10s ▲连接法兰按电装厂标准并按阀杆加工输出轴孔及键槽▲电控原理为标准型式。

　　根据上述条件可先计算出整机输出转矩n2，若10s 旋转90°(0.25转)则▲n2=1.5r/min。再通过(表10)可查得该阀门所需阀杆转矩为200kg·m，(约2000N·m)按查得的转矩值可知SMC-03/H2BC比较合适，因为H2BC公称转矩为2990N·m。当然亦可选择SMC-03/JA2,JA2的公称转矩是2453N·m。

　　以下可根据整机输出转矩、转速计算所需的**多回转电动装置转速、转矩等，以便校核所选的机座能否适合一定的电动机功率。

　　使用H2BC，由(表3)知其速比为70：1，效率为0.23。

　　▲SMC-03*大控制转矩Mcmax=2000/70×0.23=124N·m

　　▲SMC-03输出转速n1=n2×70=1.5×70=105r/min

　　使用JA2,其速比为40.6:1,效率一般不低于0.40。

　　▲SMC-03*大控制转矩Mcmax=2000/40.6×0.40=123N·m

　　▲SMC-03输出转速n1=1.5×40.6=60.9r/min

　　由上述可见，JA2虽减速比小于H2BC，但由于其效率较高因而所需**转矩并不大。下面计算两种不同二级减速要求SMC-03不同的传动比。

　　使用H2BC,▲i=1400/105=13.33

　　使用JA2,▲i=1400/60.9=23

　　根据传动比，由(表6)可知其效率为0.48。(实际上SMC-03的*小减速比为15.65，即SMC-03/H2BC整机输出转速将稍低于1.5r/min，一般情况是允许的)

　　计算电动机轴转矩