通用机械设备之阀门驱动装置课件概要

泵与风机和阀门PUMPS,VALVES,ANDFANSVALVESTYPESOFVALVESGlobevalves-commontypeofstopvalve–thediskseatsontheseatingring–commonlyusedin,steam,air,water,andoillines–alsousedasthrottlevalvesTYPESOFVALVESGatevalve-usedforstraightlineflowandwhenminimumflowrestrictionareneeded–notusedforthrottling–risingstemornonrisingstem–steamsystemshaveflexiblegatesTYPESOFVALVESButterflyvalve-lightweight,relativelysmallandquick-acting–hasabody,resilientseat,butterflydisk,astem,packing,anotchedpositionplate,andahandle–veryversatile-canbeusedforfreshwater,saltwater,JP-5,lube-oil,andchillwatersystemsReliefValveVALVEOPERATINGDEVICESManualHydraulicMotor(electricorairoperated)SolenoidPUMPSPUMPCOMPONENTSDrive–Steam,electric,orgearPumpShaftImpellerorPistonCasingPUMPTYPESCENTRIFUGAL–SingleStage–Multi-stagedcentrifugalpumpsPOSITIVEDISPLACEMENT–Reciprocating–RotaryGear–Screw–MovingvaneJETPUMP–Eductor–EjectorPOSITIVEDISPLACEMENTPUMPFixedVolumeVolumetricFlowrateisproportionaltospeedAreliefvalvewillalwaysbeonthedischargeendofthepumpEXAMPLESPRESSUREHEAD(Hp=ftlbf/lbm)CAPACITY(V=GPM)N1N2ActualIdealReciprocatingPumpCharacteristicCurveNON-POSITIVEDISPLACEMENTPUMPSBERNOULLI’STHEOREMZ1+P1/D+1/2(V12/g)=Z2+P2/D+1/2(V22/g)+gc/g(wk)+HLWhere:Z:Elevation(ft)P:Pressure(lbs/ft2)D:Density(lb/ft3)V:Velocity(ft/sec)g:acceleration(32.2ft/sec2)wk:work(ft-lbs)HL:HeadLoss=f(L/D)(V2/2Zg)wheref:frictionfactorL:LengthD:DiameterBERNOULLI’SPRINCIPLEBasically:asthevelocity(speed)ofafluidincreases,itspressuredecreases,andvisaversaPUMPSNetPositiveSuctionHead:thatpressurerequiredatthesuctionofapumptopreventcavitation.–cavitation:theformationofbubblesduetoareawherePPSAT,andthesubsequentcollapseofthosebubbles.•causesnoiseanddamageduetoerosionandfatiguefailure.PressureHeadV=GPM.HP=(ftlbf)/lbmVNHpN2PwN3.WhereV=volumetricflowrateN=SpeedofrotationHp=PumpHead(dischargepressurePw=Powerrequired(primemover)N2=2N1CharacteristiccurveforcentrifugalpumpN1N2PUMPS–Centrifugal:•Parallelpumps:1pump2pumpsHPVGPMV2=2V1HP2=HP1PUMPS•Series(calledstaging):HPVGPM1pump2pumpsFansSamePrincipleasNon-positivedisplacementpumpsTypes:–Centrifugal:majorityusedforcompressors–Axial(likepropeller):coolingfansQUESTIONS1.9阀门的驱动装置1.9.1阀门驱动的类型1.9.2阀门自动控制的基本原理1.9.3阀门的电动驱动装置1.9.4阀门的气动驱动装置1.9阀门的驱动装置工业设施中的阀门装置，不管是闸阀、蝶阀、旋塞阀或其它形式的阀门，在过去一般都是利用体积庞大而笨重的操纵轮、阀杆和齿轮系统通过人工来进行操纵的。随着工业自动化水平的不断提高以及高温、高压工质的采用，为了节省工作人员，减轻工作人员的劳动强度，提高生产过程的自动化水平，现在则越来越多地采用远距离机动操纵的方式。1.9阀门的驱动装置阀门的远距离操纵装置称之为阀门的驱动系统。根据阀门驱动系统所用动力源的种类，阀门驱动系统可分为电动驱动式、气动驱动式和液压驱动式三种类型。由于GNPS电厂所用阀门的驱动系统以电动和气动式驱动系统为主，因此，本章将对这两种驱动系统进行介绍。1.9.1阀门驱动的类型1.就地手动驱动（1）就地手轮驱动（2）就地隔墙手轮驱动2.远距离控制驱动（1）电动控制驱动（2）气动控制驱动（3）液压控制驱动1.9.2阀门自动控制的基本原理控制器执行机构调节阀被控对象测量部件+-eucdu=f（e）1.9.3阀门的电动驱动系统1.9.3.1电动驱动装置的工作原理1.9.3.2电动驱动装置的结构和部件1.9.3.1电动驱动装置的工作原理电动操作器饲服放大器饲服电机减速器调节阀位置发送器执行部分放大部分mAIfIi输出轴位移θ=KIi1.9.3.2电动驱动装置的结构和部件电动式驱动系统以电力作为动力源。虽然工业中所使用的电动式驱动系统有多种类型，但它们都是通过电机将电能转化为机械能后，经过一套减速装置再去驱动所操纵阀门的开启或关闭的。所不同的只是在减速装置的结构形式和安全保护系统上有所区别。(前图为角行程电动驱动装置)1.9.3.2电动驱动装置的结构和部件角行程电动驱动装置：蝶阀、球阀，旋塞阀，偏心旋转阀。直行程电动驱动装置：单、双座直行程阀。多转式电动驱动装置：闸阀、截止阀、隔膜阀。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置该系统由电机、减速装置及安全保护装置组成，如下页图所示。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置1.电动机三相交流电动机，正常转速1500rpm。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置2．减速装置该系统的减速装置通常为两级减速。第一级由螺旋齿轮付减速，其减速比有三种：1/2,1/3,1/1．5。第二级由蜗轮蜗杆付减速，减速比视伺服电机而异。有时根据需要也可以用蜗轮蜗杆付组成第三级减速。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置3．安全保护装置为了防止阀门在开启或关闭过程中因阀杆（或门芯）卡涩或因某种原因而使电机过载造成设备损坏，该系统设计有扭矩限制器、行程结束控制器及应急手操系统等安全保护装置。扭矩限制器和行程结束装置均安装在与电动驱动系统连为一体的控制盒内。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置（1）行程结束控制器行程结束控制器的作用在于当阀门开启或关闭行程结束时，切断电机电源，停止阀门的开启或关闭动作。行程结束控制器的结构如下页图所示。它由与传动轴蜗杆相啮合的行程感应蜗轮、行程信号传动轴、正齿轮付、两个凸轮和两个行程结束微动开关组成。行程结束机构和扭矩限制器示意图焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置（1）行程结束控制器当阀门开启或关闭时，主传动轴顶端的蜗杆带动行程感应蜗轮转动，将阀门的开度信号通过传动轴使具有一定减速比的正齿轮付带动凸轮旋转。行程结束时，凸轮触动行程结束微动开关的触头，切断电机电源，结束阀门的开启或关闭动作。保证阀门和电机不致因过分的开启或关闭动作而造成损坏。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置（2）扭矩限制器扭矩限制器能保证伺服电机在故障过载时或者在需要获得持续负载的情况下，在操纵完成时停止转动。可以认为扭矩限制器是伺服系统的第二重安全防护线。扭矩限制器如下页图所示，它由测力器、凸轮和扭矩限制微动开关等组成。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置扭矩限制器焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置测力器由一个安装在铸铁套管里的蜗杆和一些弹簧垫圈组成。蜗杆与传动轴上的蜗轮相啮合，当所传递的扭矩超过预定值时，铸铁导管作横向运动。系统的运动带动控制盒内一组凸轮运动，触动扭矩微动开关的触点，切断电机电源，动作停止。扭矩限止器动作力矩的调整是通过调整垫圈安放尺寸A和凸轮偏转角α来完成的。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置（3）安全保护装置动作方式的选择行程结束控制器和扭矩限制器这两种安全保护装置在工作时的动作方式如何选择，主要取决于电动驱动系统所控制的阀门类型。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置对于直线行程限制不太严格的阀门状态，“开”、“关”断路通过行程结束触头实现；对于直线行程限制特别严格的阀门状态，“开阀”断路是由行程结束触头来实现，而“关阀”是由扭矩限止器实现或二者联动。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置（4）应急手操系统为了保障在电机故障或断电情况下，阀门仍能正确工作，该系统设置了应急手操系统。系统在一般情况下是脱开的，只有通过手动操纵才能接通。该系统的手操装置有可脱开式和随动式两种类型。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置①可脱开式手操系统可脱开式手操系统如下页图所示，在进行手动操作时，通过推压操纵轮手柄使手操轮传动轴与传动蜗杆啮合成一体。与此同时引起与行程结束开关串联的一个或两个触头断开，从而使伺服电机的电路中断，保证在手动操作过程中操作员的安全。手柄带有止动机构，可避免在操作时需持续施加推力。手动操作结束后，止动机构自动解除。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置可脱开式手操系统焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置②随动式手操系统。随动式手操系统如下页图所示。该系统蜗杆与正齿轮传动轴之间用爪型离合器连接。在进行手动操纵时，揿动传动装置C1，使爪型离合器退出啮合，从而使电机系统脱开而手操纵轮接通，与此同时自动闭锁装置L则使电动系统保持位置。当重新投入电动时，自动闭锁装置失效，回动弹簧导致手操轮退出转入电动状态。焦威勒尔与卡德尔电动驱动装置随动式手操系统彼尔纳德电动驱动装置彼尔纳德伺服系统结构如下页图所示，它主要由电动机、减速器和保护装置组成。彼尔纳德电动驱动装置彼尔纳德伺服系统的详图彼尔纳德电动驱动装置1.电动机三相交流电动机。彼尔纳德电动驱动装置2.减速装置该伺服系统的减速装置由一级或两级直齿轮、一对锥齿轮和一对蜗轮杆付组成。彼尔纳德电动驱动装置3.安全保护装置（1）行程结束控制机构见上上图详图。它由一些独立的凸轮组成，每个凸轮后有一个微动开关，这些凸轮由减速器传动轴上的蜗轮蜗杆付传动装置控制。凸轮做小于一周的旋转，当凸轮旋转到对应于阀门行程结束时的角度时，凸轮上的传动销触动相应的行程结束微动开关，切断电机电源，停止阀门的开启或关闭动作，这些凸轮除了可以进行行程结束保护外，还可用来带动反映阀位信号的电位器动作，将阀位信号以电信号的形式传递给调节系