1.概述
电动阀门广泛应用于市政和工矿企业的给排水系统。电动阀门由电动装置、阀门本体、联结附件、控制箱等组成。电动阀门的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。
电动阀门一般是由给排水专业选型的。给排水专业技术人员在工程设计时须对阀门的电动装置提出具体的功能要求，并由专业制造厂商对电动装置进行选型。然而，在实际工程中经常会发生在现场安装时，阀门电动驱动装置与控制系统冲突等不匹配的现象。这通常是由于在确定电动装置的功能需求时有不合理或是不完善的地方。
本文就给排水专业技术人员在阀门电动装置选型、确定功能要求时所须注意的要点进行了讨论和分析，可作为实际工程中应用的参考。
2.阀门电动装置的组成
电动装置一般由下列部分组成：专用电动机减速机构，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。其中，行程控制机构、转矩限制机构、手动﹑电动切换机构、开度指示器等合成为电动执行器。
3.电动装置选型、确定功能要求时所须注意的要点
在电动装置选型、确定功能要求时，需要注意的包括确定电动装置的IP防护等级、电动装置的电源电压、确定电动装置的90°运行时间、确定电动执行器的形式等。
3.1确定电动装置的IP防护等级
在进行电动装置选型时，首先要根据工作环境和使用要求确定电动装置的IP防护等级。下表为IP防护等级标准。
IP防护等级标准
IP standards
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IP防护类别是用两个数字标记的：
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接触保护和外来物保护等级 第1个标记数字 |
防水保护等级 第2个标记数字 |
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第1个标记数字 |
防护范围 |
第2个标记 数字 |
防护范围 |
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名称 |
说明 |
名称 |
说明 |
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0 |
无防护 |
-- |
0 |
无防护 |
-- |
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1 |
防护50mm 直径和更大 的外来物体 |
探测器， 球体直径为50mm， 不应完全进入 |
1 |
水滴防护 |
垂直落下的水滴不应引起损害。 |
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2 |
防护12.5mm 直径和更大 的外来物体 |
探测器， 球体直径为12.5mm， 不应完全进入 |
2 |
箱体倾斜15º时，防护水滴 |
箱体向任何一侧至倾斜15º角时，垂直落下的水滴不应引起损害。 |
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3 |
防护2.5mm 直径和更大 的外来物体 |
探测器， 球体直径为2.5mm， 不应完全进入 |
3 |
防护溅出的水 |
以60º角从垂直线两侧溅出的水不应引起损害。 |
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4 |
防护1.0mm 直径和更大 的外来物体 |
探测器， 球体直径为1.0mm， 不应完全进入 |
4 |
防护喷水 |
从每个方向对准箱体的射水都不应引起损害。 |
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5 |
防护灰尘 |
不可能完全阻止灰尘进入,但是灰尘的进入量不应超过这样的数量,即对装置或安全造成损害 |
5 |
防护射水 |
从每个方向对准箱体的射水都不应引起损害。 |
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6 |
灰尘封闭 |
想体内在20毫巴的低压时不应侵入灰尘 |
6 |
防护强射水 |
从每个方向对准箱体的强射水都不应引起损害。 |
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7 |
防护短时间浸入水中 |
箱体在标准压力下短时间浸入水中时，不应有能引起有害作用的水量浸入 |
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8 |
防护长期浸入水中 |
箱体必须在由制造厂和用户协商定好的条件下长期浸入水中浸入水中，不应有能引起有害作用的水量浸入。但这些条件必须比标记数字7所规定的复杂。 |
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一般给排水系统电动阀门驱动装置按照工作环境的不同可分为室外型、户内型。室外型电动阀门驱动装置常用的IP防护等级是IP54或IP55，户内型电动阀门驱动装置常用的IP防护等级是IP43或IP44。通常，给排水系统的阀门电动驱动装置不采用潜水型的。
电动装置的IP防护等级应由给排水专业技术人员提出并确定。
3.2电动装置的电源电压
目前国内用户常用的电源电压有380V和24V，具体应根据外界所能提供的电源条件确定。
3.3确定电动装置的90°运行时间
所谓电动装置的90°运行时间，也就是电动阀门开到位、关到位所需的时间。阀门口径越大，阀门驱动装置的90°运行时间越是长。90°运行时间要符合阀门及电动装置本身的要求，该要求是由阀门和电动装置的专业制造厂家所确定的。常规90°运行时间可从7.5~30s不等，但同时应符合水系统工艺的要求。90°运行时间越短，电动装置电机功率越大，电流越高。
大功率水泵通常采用闭阀轻载启动，以降低水泵启动的电流。在水泵出水管上装有止回阀、电动阀等。一般闭阀启动的时间为10~30s，因此，水泵出水管电动阀门的电动装置的90°运行时间应与给排水工艺所确定的闭阀启动时间相一致。阀门的启闭速度若过快，易产生水击现象。
在工矿企业用水中，通常设有由安全水箱或水塔供水的事故应急供水系统。事故应急供水管上也常设有电动阀门，为确保生产的安全，事故供水管电动阀门要求开启及时、反应灵敏，因此，该阀门的电动装置的90°运行时间也应尽量缩短。
3.4确定电动执行器的形式
3.4.1电动执行器的常见形式
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。
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象。
a).分体结构
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。
b).一体化结构
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。
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
控制信号包括电流、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）。
c).失信号保护
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。
开关型电动执行器也有失信号保护。
3.4.2确定电动执行器的形式
1).开关型和调节型的确定
在市政和工矿企业的供水系统中，一般电动阀门的主要功能是打开或关闭水管路，因此最常用的应是开关型电动执行器。
但在工矿企业工艺设备的许多中间配管的冷却水系统中，对于流量、压力等供水要求的精度非常高，冷却水流量、压力的变化对设备的生产条件产生很大的影响，因此在这种情况下使用的电动阀门应配备调节型的电动执行器。
在确定电动执行器是采用开关型还是调节型前，首先应对所使用电动阀门的具体工况条件加以深入的了解，然后向专业制造厂家提出合理的功能要求。
关于调节型控制型号类型和工作形式的确定，应根据工艺设备的具体生产条件和工况确定。
2).分体结构和一体化结构形式的确定
分体式结构的电动执行器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。
一体化结构的电动执行器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。
现今，市政和工矿企业的供水排水系统或循环水处理系统等的控制均采用PLC及计算机程序控制，并具备CRT画面显示。水系统的控制通常集中设置于水系统控制室或电气室，电气室内设PLC柜和MCC柜。所有现场电装设备现场仅设操作箱，操作箱与电气室内PLC柜相联，然后将信号送至MCC柜，最终控制现场的设备。在这种工况条件下，采用分体式结构的电动执行器是比较合理的。如果采用一体化结构的电动执行器，其自身的功能可能与水系统控制的整体设计不能完全匹配，反而容易产生故障。另外，分体式结构的电动执行器的价格也比一体化结构的电动执行器的价格低。
对于一些水系统简单、控制要求不高或是仅要求现场控制的工况，可以考虑采用一体化结构的电动执行器。
3).关于失信号保护的确定
因线路等故障造成控制信号丢失时，阀门究竟应该是全开、全关或保持原位，应根据具体的工艺条件确定，一般情况下，应要求阀门保持原位。
大功率水泵出水管上的电动阀门，应要求故障时阀门保持原位状态。因为该电动阀门是与水泵连锁控制的，泵开阀开，泵关阀关。如果该阀门因故障关闭，而水泵未能及时关闭，将对水泵设备和该电动阀门前管路、阀门等造成水锤损害。
对工矿企业各生产用水点特别是冷却水用户处的电动阀门，在电动阀门故障时，也应要求其能保持原位状态，以免因为突然断水对工艺设备造成损害。
3.5其它
阀门电动装置另有操作力矩、操作推力、输出轴转动圈数、阀杆直径、输出转速、电机功率等主要参数。该部分参数均应由专业制造厂家确定。
水系统阀门电动装置工作的环境通常为常温，而一般电动装置的使用环境温度是-20~55℃，所以可不提明确要求。
4.结论
电动阀门的电动装置的选型是否合理，对于实现电动阀门的功能具有决定性的作用。电动装置的具体选型固然是由专业制造厂家进行的，但在选型之前，应由给排水专业技术人员提出合理功能需求。
5.参考文献
阀门电动装置、电动执行器、电装、电动头，阀门网，2007.9.15。
作者简介：金亚飚(1975.12- )，男，汉族，籍贯江苏省常熟市，同济大学环境工程学院给水排水工程专业本科毕业，学士学位，高级工程师，主要从事钢铁企业给排水设计工作。