(1)試驗(yàn)裝置的布置按圖2-2至圖2-7及圖2-9所示。

(2)儀表校準(zhǔn)

試驗(yàn)中使用的每一臺(tái)儀表以及備用儀表都應(yīng)有編號(hào)或作其他明確標(biāo)記。每一儀表依照其類型不同應(yīng)按本節(jié)中概述的下列要點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。有關(guān)的儀表校準(zhǔn)記錄應(yīng)保存以供有關(guān)方面查閱。

1)壓力測量儀表

壓力測量儀表的精度等級(jí)不應(yīng)低于O.5級(jí)。壓力測量系統(tǒng)應(yīng)包括兩套壓力測量儀表，以便在試驗(yàn)中進(jìn)行互校。應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)程對(duì)壓力測量儀表進(jìn)行校準(zhǔn)。國家規(guī)程未規(guī)定的壓力指示或記錄裝置的校準(zhǔn)方法應(yīng)得到有關(guān)方面的認(rèn)可。

2)溫度測量儀表

溫度測量儀表的分辨率不應(yīng)低于0.5℃。溫度測量系統(tǒng)應(yīng)包括兩套溫度測量儀表，以便在試驗(yàn)中進(jìn)行互校。應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)程對(duì)溫度測量儀表進(jìn)行校準(zhǔn)。國家規(guī)程未規(guī)定的溫度指示或記錄裝置的校準(zhǔn)方法應(yīng)得到有關(guān)方面的認(rèn)可。

3)開高測量儀表

開高測量儀表的分辨率應(yīng)不低于0.02 mm。應(yīng)在每次試驗(yàn)或一系列試驗(yàn)的前后對(duì)其精度進(jìn)行檢查。

4)重量秤

在試驗(yàn)程序中用來稱量冷凝液重量的重量秤，其指示部件的最小刻度值應(yīng)小于或等于預(yù)期載荷的0.25％。用于本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的重量秤應(yīng)在每次或一系列試驗(yàn)之前按國家有關(guān)規(guī)程在足夠的點(diǎn)位上進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證其在預(yù)期使用范圍內(nèi)的精度。

5)蒸汽熱量計(jì)

蒸汽熱量計(jì)應(yīng)分別在其安裝之時(shí)和在不超過6個(gè)月的規(guī)定周期內(nèi)用蒸汽進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)測量結(jié)果顯示其讀數(shù)有明顯錯(cuò)誤時(shí)或在重新安裝后，應(yīng)再進(jìn)行校準(zhǔn)。

6)流量計(jì)組合

對(duì)任何類型流量計(jì)的校準(zhǔn)應(yīng)包括流量計(jì)上游和下游側(cè)的實(shí)際管道和所有附件，附件包括控制閥、試驗(yàn)容器以及容器同閥門的連接件。這種校準(zhǔn)應(yīng)通過比較的方法在執(zhí)行正式試驗(yàn)之前完成，即把流量測定值同由預(yù)先校準(zhǔn)的流量計(jì)裝置測得的值進(jìn)行比較，而后者的校準(zhǔn)系借助原始的裝置或機(jī)構(gòu)來完成。有關(guān)預(yù)先校準(zhǔn)的流量計(jì)裝置的協(xié)議應(yīng)使最終總體試驗(yàn)結(jié)果的偏差在±2.0％以內(nèi)。校準(zhǔn)應(yīng)在相應(yīng)于對(duì)比裝置的最小、中間和最大流量下進(jìn)行。對(duì)于具有不同進(jìn)口連接形式的閥門，其連接件應(yīng)在制造或采購時(shí)由試驗(yàn)室人員進(jìn)行校準(zhǔn)。此外，流量計(jì)裝置應(yīng)如上述每5年至少進(jìn)行一次再校準(zhǔn)。這種再校準(zhǔn)應(yīng)包括使用至少兩種尺寸的連接件。應(yīng)保存校準(zhǔn)記錄并提供有關(guān)方面審核。若對(duì)設(shè)備作改變，應(yīng)評(píng)估這種改變可能對(duì)系統(tǒng)校準(zhǔn)產(chǎn)生的影響，當(dāng)認(rèn)為必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行新的校準(zhǔn)。

(3)試驗(yàn)中的調(diào)整

當(dāng)在采集數(shù)據(jù)時(shí)，不應(yīng)對(duì)壓力釋放裝置作任何調(diào)整。在試驗(yàn)條件發(fā)生任何改變或偏離后，應(yīng)給予足夠的時(shí)間使流量、溫度和壓力達(dá)到穩(wěn)定后再采集數(shù)據(jù)。

(4)試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)記錄應(yīng)包括對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的所有觀察、測量、儀表讀數(shù)和儀表校準(zhǔn)記錄(當(dāng)需要時(shí))。原始試驗(yàn)記錄應(yīng)由進(jìn)行試驗(yàn)的機(jī)構(gòu)保管，其保管期限不少于5年。所有試驗(yàn)記錄的副本應(yīng)提交試驗(yàn)各方。修正及修正值應(yīng)分別載人試驗(yàn)記錄。

(5)測量誤差

應(yīng)進(jìn)行預(yù)備試驗(yàn)來確定，使用規(guī)定的儀表和程序能夠滿足對(duì)最終排量測量所規(guī)定的誤差極限。還應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)后的誤差分析，除非試驗(yàn)各方同意并證實(shí)，規(guī)定的儀表和程序包括數(shù)據(jù)的離散性是按試驗(yàn)規(guī)范來使用和執(zhí)行的，從而確認(rèn)預(yù)備試驗(yàn)確定的誤差在試驗(yàn)后仍然有效。誤差確定應(yīng)由試驗(yàn)室形成文件以供審核。

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1)整定壓力

安全閥在運(yùn)行條件下開始開啟的預(yù)定壓力，在該壓力下，在規(guī)定的運(yùn)行條件下由介質(zhì)壓力產(chǎn)生的使閥門開啟的力同使閥瓣保持在閥座上的力相互平衡。

2)超過壓力

超過安全閥整定壓力的壓力增量，通常用整定壓力的百分?jǐn)?shù)表示。

3)回座壓力

安全閥排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度變?yōu)榱銜r(shí)的壓力。

4)啟閉壓差

整定壓力同回座壓力之差，以整定壓力的百分?jǐn)?shù)或以壓力單位表示。

5)排放壓力

整定壓力加超過壓力。

6)額定排放壓力

標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的排放壓力上限值，是測量壓力釋放裝置排量時(shí)的進(jìn)口靜壓力。

7)背壓力

由于在排放系統(tǒng)中存在壓力而在壓力釋放裝置出口產(chǎn)生的靜壓力。

8)排放背壓力

由于介質(zhì)流經(jīng)壓力釋放裝置進(jìn)入排放系統(tǒng)而在該裝置出口處產(chǎn)生的壓力。

9)附加背壓力

壓力釋放裝置即將動(dòng)作前在其出口處存在的壓力，是由其他壓力源在排放系統(tǒng)中引起的。

10)冷態(tài)試驗(yàn)差壓力

安全閥在試驗(yàn)臺(tái)上調(diào)整到開始開啟時(shí)的進(jìn)口靜壓力，該壓力包含了對(duì)背壓力和／或溫度等運(yùn)行條件所作的修正。

11)密封試驗(yàn)壓力

進(jìn)行密封試驗(yàn)時(shí)的進(jìn)口靜壓力，在該壓力下測量通過關(guān)閉件密封面的泄漏率。

12)爆破壓力

當(dāng)爆破片裝置動(dòng)作時(shí)，其進(jìn)口靜壓力。

13)爆破片裝置的規(guī)定爆破壓力

爆破片裝置升高的進(jìn)口靜壓力，在規(guī)定的溫度下爆破片設(shè)計(jì)在該壓力爆破。

14)折斷壓力

當(dāng)折斷銷裝置、彎折銷裝置或剪切銷裝置動(dòng)作時(shí)，其進(jìn)口靜壓力。

15)一次壓力

壓力釋放裝置進(jìn)口壓力。

16)二次壓力

在安全閥的實(shí)際排放截面與出口間的通道中存在的壓力。

17)前泄壓力

一個(gè)低于安全閥整定壓力的進(jìn)口靜壓力，在該壓力下，安全閥關(guān)閉件密封面間發(fā)生可由聽覺或視覺感知的介質(zhì)泄出，但沒有可測量的排量。前泄壓力僅適用于可壓縮介質(zhì)用的安全閥。

18)理論排量

其流道最小截面積等于安全閥流道面積或等于非重閉式壓力釋放裝置凈流通面積的理想噴管的計(jì)算排量，以重量單位或容積單位表示。

19)實(shí)測排量

在額定排放壓力下測量的壓力釋放裝置排量，以重量單位或容積單位表示。

20)額定排量

實(shí)測排量中由適用的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)允許用作壓力釋放裝置應(yīng)用基準(zhǔn)的部分。

21)當(dāng)量計(jì)算排量

當(dāng)壓力、溫度或介質(zhì)等使用條件與額定排量的適用條件不同時(shí)，壓力釋放裝置的計(jì)算排量。

22)排量系數(shù)

實(shí)測排量同理論排量的比值。

23)額定排量系數(shù)

額定排量同理論排量的比值。

24)頻跳

安全閥閥瓣快速異常地來回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中閥瓣接觸閥座。

25)顫振

安全閥閥瓣快速異常地來回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中閥瓣不接觸閥座。

26)基準(zhǔn)狀況

由適用的標(biāo)準(zhǔn)或由試驗(yàn)各方間的協(xié)議規(guī)定的試驗(yàn)介質(zhì)狀況，可用來統(tǒng)一排量試驗(yàn)的結(jié)果。

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1)排放面積

閥門排放時(shí)流體通道的最小截面積。

2)流道面積

閥進(jìn)口端至關(guān)閉件密封面間流道的最小橫截面積。

3)流道直徑

對(duì)應(yīng)于流道面積的直徑。

4)簾面積

當(dāng)閥瓣在閥座上方升啟時(shí)，在其密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形排放通道面積。見圖2-1。

5)開啟高度

L=開啟高度

D=閥座閥瓣接觸面最小直徑

D_B=錐面通道另一直徑

B=錐面通道斜高

θ=密封面斜角

R=半徑

注：簾面積系排放面積，除非閥瓣達(dá)到足夠開高使流道面積成為通道最小截面積。

閥瓣離開關(guān)閉位置的實(shí)際行程。

6)額定開高

使閥門達(dá)到其額定排量的設(shè)計(jì)開高。

7)密封面斜角

閥門軸線與密封面間的夾角。平面密封閥門的密封面斜角為90°

8)密封面積

由密封面平均直徑確定的面積。

9)密封面平均直徑

閥瓣與閥座接觸面的平均直徑。

非重閉式壓力釋放裝置的特性尺寸

凈流通面積

非重閉式壓力釋放裝置動(dòng)作之后決定流量的面積。一個(gè)爆破片的(最小)凈流通面積是其完全破裂后的計(jì)算凈面積，它帶有適當(dāng)?shù)脑什?，因?yàn)楸破哪承┙Y(jié)構(gòu)件可能減小其凈流通面積。

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閥門安裝應(yīng)按照閥門使用說明書和有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

1．安裝前，應(yīng)檢查核對(duì)閥門規(guī)格型號(hào)是否相符，閥門是否試壓。核實(shí)無誤后，作好閥門內(nèi)外的清潔；檢查閥門各部件是否齊全；沒有裝填料的，應(yīng)按介質(zhì)的工作條件選好填料并裝好；開啟閥門，檢查轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，密封面有無碰傷。確認(rèn)無疑后，方可安裝。

2．安裝閥門的管道和設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行吹掃和沖洗，清除管道和設(shè)備中油污、焊碴和其他雜物，以防擦傷閥門密封面，堵塞閥門。

3．閥門公稱直徑超過DN100mm的，應(yīng)有起吊工具和設(shè)備，起吊的繩索應(yīng)系在閥門的法蘭處或支架上，輕吊輕放。不允許把繩索系在閥桿和手輪上，以免損壞閥件。

4．安裝法蘭連接的閥門時(shí)，閥門法蘭與管道法蘭必須平行，法蘭間隙適當(dāng)，不應(yīng)出現(xiàn)錯(cuò)口、張口等缺陷。法蘭間的墊片應(yīng)放置正中，不能偏斜。螺栓應(yīng)對(duì)稱緊固，不可過緊或過松，螺栓擰緊后，用塞尺檢查法蘭間各方位的預(yù)留間隙，間隙應(yīng)合適一致。

5．安裝螺紋閥門時(shí)，最好在閥門兩端設(shè)置活接頭，螺紋密封材料，視情況用鉛油麻纖維(油品用閥門不得使用)、聚四氯乙烯生膠帶或密封膠，注意不要把密封材料弄到閥門內(nèi)腔里。對(duì)鑄鐵和非金屬閥門，螺紋不要擰得過緊，以免脹破閥門。

6．安裝焊接連接閥門時(shí)，閥門與管道接口要對(duì)準(zhǔn)，管道應(yīng)能夠微量移動(dòng)，避免閥門受到管道制約，防止閥門發(fā)生變形。閥門與管道對(duì)準(zhǔn)后點(diǎn)焊好，然后全開啟閉件，按照焊接規(guī)范施焊，整體焊牢，不能有氣孔、夾碴、咬肉、裂紋等缺陷。焊接完畢后，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行檢查，對(duì)一些重要部位的閥門焊接處還應(yīng)進(jìn)行x射線檢查，然后對(duì)管道和閥門進(jìn)行吹掃、沖洗。

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閥門的安裝與其他機(jī)械設(shè)備安裝一樣，有一個(gè)安裝姿態(tài)問題。閥門安裝的正確姿態(tài)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)符合介質(zhì)的流向，符合閥門結(jié)構(gòu)型式的特定要求和操作要求。另外，正確姿態(tài)還含有整齊劃一，美觀大方之意。

1．閥門安裝方向。不少閥門對(duì)介質(zhì)的流向都有具體規(guī)定，安裝時(shí)應(yīng)使介質(zhì)的流向與閥體上箭頭的指向一致。

(1)方向識(shí)別。閥門上沒有注明箭頭時(shí)，應(yīng)按閥門的結(jié)構(gòu)原理正確識(shí)別，切勿裝反。否則，將會(huì)影響使用效果，甚至引發(fā)故障，造成事故。

(2)閘閥。閘閥一般沒有規(guī)定介質(zhì)流向。為了防止閥門關(guān)閉后閥腔內(nèi)介質(zhì)因溫度升高而膨脹，造成危險(xiǎn)，應(yīng)在介質(zhì)進(jìn)口側(cè)的閥板上有一個(gè)卸壓孔。

(3)截止閥。除特殊截止閥外，介質(zhì)的流向應(yīng)從閥瓣下方流經(jīng)密封面。安裝時(shí)，應(yīng)按閥體箭頭指向識(shí)別方向。如果介質(zhì)流向從密封面流向閥座下，截止閥關(guān)閉填料仍然受壓，不利于填料更換，開啟時(shí)費(fèi)力，開啟后介質(zhì)阻力增大，密封面會(huì)受到?jīng)_蝕。因此，截止閥的方向不能裝反。

(4)止回閥。止回閥的介質(zhì)流向是從閥瓣下面沖開閥瓣。旋啟式止回閥的閥體上有箭頭指示，其介質(zhì)是從閥瓣密封面流向出口端的。如果安裝反了，容易造成事故。

(5)蝶閥。蝶閥一般是有方向性的，安裝時(shí)，介質(zhì)流向與閥體上所示箭頭方向一致，即介質(zhì)應(yīng)從閥門的旋轉(zhuǎn)軸(或閥桿)向密封面的方向流過。中心垂直板式蝶閥的安裝無方向性。

(6)節(jié)流閥。節(jié)流閥的介質(zhì)流向有方向性，閥體上有箭頭指示。介質(zhì)流向應(yīng)是自下而上，裝反了會(huì)影響節(jié)流閥的使用效果和壽命。

(7)安全閥。安全閥的介質(zhì)流向是從閥瓣下方向上流動(dòng)。如果反向安裝，會(huì)釀成重大事故。

(8)減壓閥。減壓閥的介質(zhì)流向應(yīng)與閥體上箭頭指向一致。如果反向安裝，將根本不起減壓作用。

2．閥門安裝姿態(tài)

(1)閘閥。雙閘板結(jié)構(gòu)的應(yīng)直立安裝，即閥桿處于垂直位置，手輪在上面；單閘板結(jié)構(gòu)的可在任意角度上安裝，但不允許倒裝；對(duì)帶有傳動(dòng)裝置的閘閥，如齒輪、蝸輪、電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)閥門，按產(chǎn)品說明書安裝，一般閥桿鉛垂安裝為好。

(2)截止閥、節(jié)流閥。這兩種閥門可安裝在設(shè)備或管道的任意位置，帶傳動(dòng)裝置的應(yīng)按產(chǎn)品說明書規(guī)定安裝。截止閥閥桿水平安裝會(huì)有位移現(xiàn)象，使閥瓣與閥座不同軸線，密封面會(huì)掉線，發(fā)生泄漏。因此，截止閥閥桿應(yīng)盡量鉛垂安裝。節(jié)流閥需經(jīng)常操作、調(diào)節(jié)流量，應(yīng)安裝在較寬敞的位置。

(3)止回閥。升降式止回閥，只能水平安裝在管道上，閥瓣的軸線呈鉛垂?fàn)睿粡椈缮抵够亻y、旋啟式止回閥可安裝在水平管道上，也可在介質(zhì)自下向上流動(dòng)的豎管上；旋啟式止回閥搖桿銷軸安裝時(shí)，應(yīng)保持水平位置。

(4)球閥、蝶閥。這兩種閥門可安裝在設(shè)備和管道上的任意位置，但帶有傳動(dòng)裝置的，應(yīng)垂直安裝，傳動(dòng)裝置處于鉛垂位置。三通球閥垂直安裝，安裝時(shí)應(yīng)注意有利操作和檢修。

(5)旋塞閥。可在任意位置安裝，但應(yīng)有利觀看溝槽、方便操作。對(duì)三通或四通旋塞閥，宜直立或小于90°安裝。

(6)安全閥。不管是杠桿式或彈簧式都應(yīng)直立安裝，閥桿與水平面應(yīng)保持良好的垂直度。安全閥的出口應(yīng)避免出現(xiàn)背壓現(xiàn)象，如出口有排泄管，應(yīng)不小于閥門的出口通徑。

(7)減壓閥。為了方便操作、調(diào)整、維修，減壓閥一般安裝在水平管道上。安裝的方法和要求應(yīng)按產(chǎn)品說明書規(guī)定。波紋管式減壓閥用于蒸汽管道時(shí)，波紋管向下安裝，用于空氣管道時(shí)，反向安裝。

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在油庫中，閥門安裝是其配套于管道和設(shè)備的重要步驟，其安裝質(zhì)量的好壞，直接影響投產(chǎn)后的操作使用、檢查維修、安全運(yùn)行。

這里系指一般閥門的安裝，對(duì)特殊閥門的安裝應(yīng)按有關(guān)說明進(jìn)行。

1．無論哪類閥門，其安裝應(yīng)確保安全，有利于操作、維修、拆裝。

2．維修工和管道工應(yīng)學(xué)會(huì)識(shí)別管線安裝圖及各類閥門表示符號(hào)，應(yīng)按圖施工。對(duì)一般閥門安裝位置和走向的改進(jìn)，應(yīng)有自行處理的能力。

3．為方便操作，保證安全，安裝閥門時(shí)應(yīng)考慮閥門的操作。其操作機(jī)構(gòu)和操作地點(diǎn)相對(duì)位置應(yīng)符合操作要求，即兩點(diǎn)應(yīng)在1.2m以內(nèi)。當(dāng)閥門中心和手輪距離操作地面超過1.8m時(shí)，對(duì)操作頻繁的閥門應(yīng)設(shè)置操作平臺(tái)；對(duì)高度超過1.8m，不經(jīng)常操作的單個(gè)閥門，可采用鏈輪、延伸桿、活動(dòng)平臺(tái)，以及活動(dòng)梯子等設(shè)施。當(dāng)閥門安裝在操作地面以下時(shí)，應(yīng)設(shè)置伸長桿或閥門井，閥門井應(yīng)有蓋板。

4．水平管道上的閥門，其閥桿最好垂直向上，不應(yīng)將閥桿朝下安裝。閥桿朝下安裝不僅操作、維修不便，而且閥門還容易腐蝕。落地閥門傾斜安裝，會(huì)使操作不便。

5．并排安裝在管道上的閥門，應(yīng)有操作、維修、拆裝的空間，其手輪之間的凈距離不得小于100mm。如間距較窄，應(yīng)將閥門交錯(cuò)排列。

6．對(duì)開啟力矩大、強(qiáng)度較低、脆性和重量較大的閥門，應(yīng)設(shè)置閥門支架，支承閥門重量。閥門應(yīng)盡量安裝在靠近總管道的位置上，減少支管道上的閥門。

7．減壓閥不應(yīng)安裝在靠近容易受沖擊的地方，應(yīng)考慮其所在位置振動(dòng)較小、環(huán)境寬敞、便于維修。

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閥門是流體管路的控制裝置。其基本功能是接通或切斷管路介質(zhì)的流通，改變介質(zhì)的流動(dòng)方向，調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量，保護(hù)管路和設(shè)備的正常運(yùn)行。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，閥門在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、國防、科研以及人們?nèi)粘Ｉ畹确矫媸褂萌找鎻V泛，已成為人類生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域中不可缺少的通用機(jī)械產(chǎn)品。

工業(yè)用閥門誕生在蒸汽機(jī)發(fā)明之后，由于現(xiàn)代石油、化工、電站、冶金、船舶、核能、宇航等方面發(fā)展的需要，對(duì)閥門提出了更高的要求，促進(jìn)了高參數(shù)閥門的研究和生產(chǎn)，其工作溫度從超低溫-269℃到高溫1200℃，甚至高達(dá)3430℃；工作壓力從超真空1.33×10^-8Pa到超高壓1460MPa；閥門的直徑從1mm到6000mm，甚至達(dá)到9750mm。閥門的材料從鑄鐵、碳素鋼，發(fā)展到鈦、鈦合金鋼等，還有高強(qiáng)耐腐蝕鋼閥門、低溫鋼和耐熱鋼閥門；閥門的驅(qū)動(dòng)方式從手動(dòng)發(fā)展到電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、程控、數(shù)控、遙控等；閥門的加工工藝從普通機(jī)床到流水線、自動(dòng)線。為便于生產(chǎn)、安裝、更換，閥門的品種規(guī)格正向標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化方向發(fā)展。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，閥門的需求量不斷增長，一座現(xiàn)代化的石油化工裝置需要各式各樣的閥門成千上萬只；一座現(xiàn)代住宅樓也需要上千只閥門；一座普通油庫閥門的要求量，少則幾百，多則幾千。

在油庫中，閥門是用量最大，開閉頻繁的一種配套機(jī)械產(chǎn)品，但由于使用維修不當(dāng)，常常發(fā)生“跑冒滴漏”現(xiàn)象。由此引起火災(zāi)、爆炸、中毒事故，或者造成油品變質(zhì)、能源浪費(fèi)、設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染等。事故教育了人們，希望獲得高質(zhì)量閥門，同時(shí)也要求提高閥門的使用維修水平。這對(duì)從事閥門操作、維修人員，以及工程技術(shù)人員提出了新的、更高的嚴(yán)格要求。除了要精心設(shè)計(jì)、合理選用、正確操作閥門外，還必須及時(shí)維護(hù)、修理閥門，使閥門的“跑冒滴漏”現(xiàn)象降低到最低限度。

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1．概述

殼牌粉煤氣化工藝[1]是通過高壓粉煤給料罐將粉煤由N2加壓后密相送入氣化爐。粉煤給料罐的原料粉煤由一鎖斗系統(tǒng)注入，即通過粉煤放料罐與粉煤給料罐之間的鎖斗閥和平衡閥周期性的隔離、連通實(shí)現(xiàn)粉煤的放料；殼牌氣化爐采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，多燒嘴(通常是4～8個(gè))進(jìn)料，進(jìn)入氣化爐的粉煤流量由粉煤流量調(diào)節(jié)閥控制，粉煤在進(jìn)氣化爐或循環(huán)回至低壓粉煤儲(chǔ)罐之間的切換由粉煤給料三通閥控制。

粉煤氣化生成的粗煤氣攜帶煤灰總量的20％～30％沿氣化爐上行，在氣化爐頂部出口處通過冷的無塵循環(huán)氣激冷降溫至900℃，熔融的飛渣粒子凝固成細(xì)小的飛灰，夾帶著飛灰的粗煤氣沿激冷管、導(dǎo)管、反向室最終進(jìn)入廢熱鍋爐。煤灰總量的70％～80％以熔融態(tài)流入氣化爐底部，通過下渣口進(jìn)入灰渣激冷罐，被水激冷淬化成密實(shí)的玻璃狀粒子，并通過一個(gè)鎖斗系統(tǒng)從系統(tǒng)中清除出去。

出自廢熱鍋爐的約350℃的粗煤氣先經(jīng)過高溫高壓陶瓷過濾器干法除灰，再進(jìn)入濕洗單元水洗，以清除鹵化物和最后的少量粉塵。陶瓷過濾器的濾芯由24組反吹閥控制的高壓氮?dú)膺M(jìn)行反吹清潔。飛灰的收集及排放由飛灰收集罐底部的飛灰閥控制，激冷后的灰渣收集及排放由爐渣收集罐底部的鎖斗閥控制。

2．鎖斗閥

殼牌干煤粉氣化裝置采用發(fā)送罐工藝進(jìn)行煤粉的輸送以及爐渣和飛灰的排放。鎖斗閥、飛灰閥和平衡閥的程控動(dòng)作，主要是為了料倉之間的均壓和粉煤(爐渣或飛灰)的排放。上述閥門結(jié)構(gòu)類似，DN200～300mm，PNl0.0MPa，介質(zhì)為N₂+粉煤(飛灰)，或水+爐渣，密封等級(jí)VI級(jí)，閥門每20～30分鐘啟閉一次，工程設(shè)計(jì)要求選用全通徑硬密封球閥，本文僅對(duì)鎖斗閥進(jìn)行介紹。目前國內(nèi)殼牌粉煤氣化裝置上使用的鎖斗閥主要有2種結(jié)構(gòu)形式，一是固定球閥，二是浮動(dòng)球閥。

2．1 固定球鎖斗閥

固定球鎖斗閥的結(jié)構(gòu)見圖1。其閥體為兩塊式，材質(zhì)WCB，流道內(nèi)襯雙相鋼耐磨套，閥體設(shè)吹掃口。球體側(cè)裝，上下轉(zhuǎn)軸的凸輪狀頭部插入球體，轉(zhuǎn)軸由閥蓋中的軸套定位。密封副由碟簧預(yù)緊的閥前密封型閥座和球體組成，球體和閥座的基材為雙相鋼2205，密封面噴焊鎳基合金，硬度HRC60；閥座帶刮掃刃，防止固體顆粒進(jìn)入密封面。閥門配雙作用氣動(dòng)執(zhí)行器。

固定球鎖斗閥的啟閉扭矩受壓差影響小，閥桿因受側(cè)推力而易偏磨。實(shí)際使用時(shí)，在頻繁啟閉過程中，固定球鎖斗閥的支架出現(xiàn)了開裂和扭曲變形，造成氣動(dòng)執(zhí)行器因輸出軸和閥桿不同心而嚴(yán)重磨損，且其閥桿與軸套之間的間隙容易進(jìn)粉而卡死。

2．2 浮動(dòng)球鎖斗閥

浮動(dòng)球鎖斗閥為浮動(dòng)球球閥，其密封副的原理見圖2。閥門采用流道帶耐磨襯套的對(duì)分式閥體，球體和閥座表面噴焊ARGULOY合金，硬度HRC60，球體可沿壓差方向浮動(dòng)，閥座有自潔功能，一閥座由彈簧預(yù)緊，另一閥座固定。浮動(dòng)球鎖斗閥的進(jìn)口閥座在浮動(dòng)套筒上，因而可實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口雙閥座密封，閥門密封性能好，但啟閉扭矩大。

浮動(dòng)球鎖斗閥的球體因壓差產(chǎn)生的軸向推力并不作用于閥桿，閥桿不易卡死，但其密封副摩擦扭矩受壓差影響大，實(shí)際使用時(shí)，因閥門壓差不穩(wěn)引起的球體抱死現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3．粉煤流量調(diào)節(jié)閥

進(jìn)入氣化爐的粉煤流量由粉煤流量調(diào)節(jié)閥控制，閥門公稱直徑65，公稱壓力600LB，密封等級(jí)為IV級(jí)，介質(zhì)為N₂(CO₂)+粉煤，閥芯由氣動(dòng)直行程執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，閥門Cv值70，流量特性為近似等百分比。

殼牌粉煤氣化裝置上使用的粉煤流量調(diào)節(jié)閥分別由SchuF和Fisher提供，結(jié)構(gòu)示意見圖3。閥門為角式調(diào)節(jié)閥，閥門進(jìn)口垂直向下，出口與進(jìn)口夾120°角斜向下，氣動(dòng)直行程執(zhí)行器倒置。杯狀閥芯的杯口向上，其側(cè)壁開槽，進(jìn)口流入的粉煤垂直落入閥芯杯口，通過閥芯側(cè)壁的開槽，斜向下流出閥門。閥芯上下移動(dòng)，通過改變開槽的遮擋面積，從而改變粉煤流量。閥芯由閥桿拖動(dòng)，閥桿防轉(zhuǎn)，用波紋管密封，閥蓋加吹氣，防止因粉煤沉積而引起的波紋管卡澀。閥體內(nèi)襯和閥芯均采用碳化鎢防止磨損。

粉煤流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能滿足工藝要求，碳化鎢內(nèi)件的耐磨性能良好，但需注意上蓋吹氣應(yīng)該在閥門動(dòng)作前就應(yīng)開始，在閥門停止工作后才能結(jié)束，且通氣需保持一定氣量，否則煤粉會(huì)大量沉積在閥蓋處，造成波紋管伸縮困難。

4．粉煤給料三通閥

粉煤在進(jìn)氣化爐或循環(huán)回至低壓粉煤儲(chǔ)罐之間的切換由粉煤給料三通閥完成。三通閥公稱通徑40～65，公稱壓力600LB，介質(zhì)為N₂(CO₂)+粉煤，氣開彈簧復(fù)位，換向時(shí)間2～3秒。

殼牌粉煤氣化裝置上使用了BCH粉煤給料三通閥，其工作原理見圖4。閥體一進(jìn)兩出，材料為WCB；轉(zhuǎn)子設(shè)平行雙通道，材料為雙相鋼2205。閥體和轉(zhuǎn)子精密配合，配合表面硬化處理。轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30°，煤線接通，循環(huán)線關(guān)閉；轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30°，循環(huán)線接通，煤線關(guān)閉。轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由90°標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)頭和齒數(shù)比為1：3的內(nèi)嚙合齒輪組合而成，內(nèi)嚙合齒輪可將標(biāo)準(zhǔn)氣缸的90°輸出角轉(zhuǎn)化為30°，并放大氣缸扭矩。

粉煤給料三通閥在使用過程中出現(xiàn)了卡澀現(xiàn)象，分析認(rèn)為轉(zhuǎn)子偏磨和閥體與轉(zhuǎn)子之間的間隙進(jìn)粉是閥門卡澀的主要原因。

5．反吹閥

殼牌工藝中，粗煤氣須經(jīng)高溫高壓陶瓷過濾器干法除灰，而陶瓷過濾器的濾芯由24組反吹閥控制的高壓氮?dú)膺M(jìn)行反吹清潔。24組反吹閥每隔20～30秒交替開啟，每臺(tái)閥門啟閉時(shí)間0.1～0.3秒。閥門DN80／PN900LB，操作溫度350℃。

殼牌粉煤氣化裝置上使用了coax反吹閥，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。閥門為兩位截止型，氣開彈簧關(guān)。角式閥體，上進(jìn)下出，軟密封。閥桿波紋管密封，無填料。

coax反吹閥滿足工藝要求。實(shí)際使用時(shí)，有用戶出于工藝上的原因，用干凈的合成氣反吹陶瓷過濾器，但如其反吹閥閥體材料為碳鋼，則會(huì)造成閥門的嚴(yán)重腐蝕。

6．特種閥的國產(chǎn)化

最初的工程設(shè)計(jì)中，殼牌粉煤氣化工藝指定歐洲廠家為其氣化裝置提供特種閥。但隨著裝置的投產(chǎn)，作為消耗品的特種閥，由于價(jià)格、性能、服務(wù)和供貨周期等方面的原因，業(yè)主對(duì)其國產(chǎn)化的需求越來越強(qiáng)烈。根據(jù)進(jìn)口特種閥的使用情況，對(duì)特種閥國產(chǎn)化需注意的問題歸納如下。

6．1 鎖斗閥國產(chǎn)化需注意的問題

(1)球體和閥座密封面一般噴焊鎳基合金，要求加工后的厚度不低于O.5mm，硬度HRC58—60。對(duì)于超音速噴涂工藝，由于噴涂層和基體為機(jī)械結(jié)合，應(yīng)慎用。

(2)閥座應(yīng)設(shè)刮掃刃，防止附著在球面上的粉體嵌入密封面。

(3)閥體流道應(yīng)做耐磨處理。

(4)閥桿與軸套之間應(yīng)防止煤粉進(jìn)入；閥座與閥體之間的彈簧腔應(yīng)防止固體進(jìn)入。

(5)氣動(dòng)頭的輸出扭矩應(yīng)該是理論值的1.5—2倍。

6．2 粉煤流量調(diào)節(jié)閥國產(chǎn)化需注意的問題

(1)介質(zhì)流向應(yīng)無突變，無流動(dòng)死區(qū)。

(2)碳化鎢內(nèi)件的制備工藝。

(3)閥桿密封用波紋管的耐壓、抗疲勞設(shè)計(jì)。

(4)波紋管活動(dòng)區(qū)域補(bǔ)氣流量的計(jì)算。

(5)杯狀閥芯側(cè)壁開槽形狀對(duì)氣固兩相流的流量的影響。

6．3 粉煤給料三適閥國產(chǎn)化需注意的問題

(1)轉(zhuǎn)子的定位，及其與閥體的配合精度。

(2)氣動(dòng)裝置輸出扭矩值的確定。

(3)快速換向的實(shí)現(xiàn)。

(4)閥門內(nèi)件的防火、防靜電、耐磨設(shè)計(jì)。

6．4 反吹閥國產(chǎn)化需注意的問題

(1)啟閉速度的確保。

(2)軟密封的結(jié)構(gòu)形式，及其材料的選用。

(3)閥桿密封用波紋管的選材和抗疲勞設(shè)計(jì)。

7．結(jié)語

殼牌粉煤氣化裝置中特種閥種類很多，本文僅對(duì)上述典型特種閥的選型和應(yīng)用進(jìn)行了介紹。國產(chǎn)化過程中，在確定閥門材料和結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)充分考慮閥門介質(zhì)的特殊性、長周期運(yùn)行的需要、維護(hù)的便利性，以及消耗部件的容易獲得。

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1．概述

閥門主要應(yīng)用于石油、化工、市政、燃?xì)?、水?wù)、電力、長輸管線、造船、醫(yī)藥、食品、軍工、核工業(yè)、航天等領(lǐng)域的流體控制。由于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，推動(dòng)了閥門電動(dòng)執(zhí)行器工業(yè)的發(fā)展。近年來，在滿足各方面高參數(shù)新要求的同時(shí)，對(duì)閥門電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)、材料和生產(chǎn)工藝等方面，就如何更好的提高性能、增強(qiáng)可靠性及降低成本等受到更多的關(guān)注。智能型閥門電動(dòng)執(zhí)行器和傳統(tǒng)閥門電動(dòng)執(zhí)行器比較，具有使用方便、性能可靠、操作簡便靈活、控制精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、有可靠的故障自我診斷處理機(jī)制和及時(shí)的報(bào)警機(jī)制、人機(jī)界面等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用，滿足了日益高速發(fā)展的自動(dòng)化系統(tǒng)需求。

通過對(duì)國內(nèi)外同類產(chǎn)品的分析研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)正在使用的各種電動(dòng)執(zhí)行裝置普遍存在設(shè)備龐大，結(jié)構(gòu)匹配不合理，控制精度較低．安全性不好，缺乏完善的故障處理和報(bào)警裝置，人機(jī)對(duì)話接口很不方便，難于現(xiàn)場標(biāo)定和維修等缺陷，已跟不上工業(yè)發(fā)展的需要。管道系統(tǒng)中的電動(dòng)閥門在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，因而對(duì)閥門電動(dòng)執(zhí)行器的功能和使用要求也不斷提高，迫切需要智能化的新一代產(chǎn)品替代目前使用的產(chǎn)品，以提高生產(chǎn)效率。

隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)及通訊技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國外許多相關(guān)廠家相繼開發(fā)了新一代智能型閥門電動(dòng)執(zhí)行器。但國外生產(chǎn)的閥門電動(dòng)執(zhí)行器及其控制器價(jià)格昂貴，而且很難和國內(nèi)目前使用的電動(dòng)執(zhí)行器相兼容，售后服務(wù)不完善，零部件配套困難。因此．運(yùn)用數(shù)字技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)研制性能先進(jìn)、功能完善的新型智能電動(dòng)閥門執(zhí)行器，對(duì)閥門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、現(xiàn)場操作、集中控制，以滿足國內(nèi)外廣大用戶生產(chǎn)使用的要求，適合我國工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展需要，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

新型智能電動(dòng)執(zhí)行器利用微機(jī)和現(xiàn)場總線通信技術(shù)將伺服放大器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)合為一體，不僅實(shí)現(xiàn)了雙向通信、PID調(diào)節(jié)、在線自動(dòng)標(biāo)定、自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能，還增設(shè)了行程保護(hù)、過力矩保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)、斷電信號(hào)保護(hù)、輸出現(xiàn)場閥位顯示和故障報(bào)警等功能。它可進(jìn)行現(xiàn)場或遠(yuǎn)程操作，完成手動(dòng)操作及手動(dòng)／自動(dòng)之問無擾動(dòng)切換。

新型智能閥門電動(dòng)執(zhí)行器的成功開發(fā)，有助于提高國內(nèi)閥門電動(dòng)執(zhí)行執(zhí)行器的產(chǎn)品水平，也有利于提高生產(chǎn)控制的自動(dòng)化水平，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化。我公司開發(fā)的EXC電動(dòng)執(zhí)行器是在采用原有的合理技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行大量可靠的技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)形成的，是與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比具有很多創(chuàng)新的新型高科技光機(jī)電一體化產(chǎn)品。

2．開發(fā)背景

電動(dòng)執(zhí)行器在現(xiàn)代生產(chǎn)過程自動(dòng)化中起著十分重要的作用，常被稱為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的“手足”。電動(dòng)執(zhí)行器以電能為動(dòng)力，接受調(diào)節(jié)器來的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(模擬量或數(shù)字量)，通過將這信號(hào)變成相對(duì)應(yīng)的機(jī)械位移(轉(zhuǎn)角、直線或多轉(zhuǎn))來自動(dòng)改變操作變量(調(diào)節(jié)閥、風(fēng)門、擋板開度等)，以達(dá)到對(duì)被調(diào)參數(shù)(溫度、壓力、流量、液位等)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求進(jìn)行。所以電動(dòng)執(zhí)行器對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全運(yùn)行、可靠性及調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣都有很大影響。

2．1 計(jì)算機(jī)控制

在過程控制中，需要通過調(diào)整閥門的開度來調(diào)節(jié)流量和壓力。通常電動(dòng)執(zhí)行器，按照外部發(fā)來的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)閥門，這些控制信號(hào)來自控制系統(tǒng)的微處理器。在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，增加帶有智能控制的伺服放大器，其后是增加給定值控制功能。先進(jìn)的閥門電動(dòng)執(zhí)行器具有更完善的智能控制，可按給定值自動(dòng)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，控制流量和壓力等過程變量。智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器能響應(yīng)外部4—2W模擬信號(hào)或經(jīng)由RS—485通訊口發(fā)來的數(shù)字信號(hào)或按自身程序設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行PID控制。

2．2 安全措施

智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器：具有高度的自身保護(hù)及系統(tǒng)保護(hù)功能，如裝有三相電機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有可能因?yàn)橄嗑€接錯(cuò)而反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門損壞，而智能型的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)則可以通過監(jiān)視電源的相序以及輸入控制信號(hào)的情況確保電機(jī)正確起動(dòng)。此外，在閥門卡死的情況下，保護(hù)功能還可以避免電動(dòng)機(jī)被損壞。在電動(dòng)機(jī)通電期間不斷檢測閥門的動(dòng)作，若發(fā)現(xiàn)一定的時(shí)間內(nèi)不動(dòng)作，就認(rèn)為是卡住，控制器就發(fā)出命令，切斷電動(dòng)機(jī)電源并發(fā)出警報(bào)。除了有自身保護(hù)功能外，智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器還具有系統(tǒng)保護(hù)功能，即當(dāng)某些部件出現(xiàn)故障或系統(tǒng)出現(xiàn)其他問題時(shí)，會(huì)自動(dòng)采取應(yīng)急措施以免發(fā)生事故。

2．3 通訊功能

智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器采用數(shù)字通訊的方法與主控制室相連，主控制室送出的可尋址數(shù)字信號(hào)通過電纜被電動(dòng)執(zhí)行器接收，電動(dòng)執(zhí)行器的微處理器根據(jù)收到的信號(hào)對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行相應(yīng)的控制。系統(tǒng)就是采用數(shù)字通訊技術(shù)將各種設(shè)備連接成一個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)(LAN)，一個(gè)典型的系統(tǒng)可以包括電動(dòng)執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)閥門控制器(CVC)、網(wǎng)絡(luò)連線、網(wǎng)絡(luò)接口部件(NIU)以及主計(jì)算機(jī)。NIU與主計(jì)算機(jī)之間采用標(biāo)準(zhǔn)的ASC工工字符碼通過串行口進(jìn)行通訊。此外，智能閥門電動(dòng)執(zhí)行器允許工程師在遠(yuǎn)地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測、整定和修改參數(shù)或算法等。

2．4 智能診斷

在閥門電動(dòng)執(zhí)行器上裝有一些附加的傳感器，專門用于故障診斷，而在電路方面也設(shè)置了各種監(jiān)測功能，如電源相序和后備電池的電壓檢測。微處理器在運(yùn)行中連續(xù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即執(zhí)行預(yù)定的程序，自動(dòng)采取應(yīng)急措施并報(bào)警。而微處理器和傳感器本身的運(yùn)行也同時(shí)受到監(jiān)測。當(dāng)出現(xiàn)故障需要專家協(xié)助解決時(shí)，有的智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器還可以通過調(diào)制解調(diào)器與專家實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，以便及時(shí)地診斷和排除故障。

2．5 一體化結(jié)構(gòu)

一體化的結(jié)構(gòu)把整個(gè)控制回路裝在一個(gè)現(xiàn)場儀表之中，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、操作和維護(hù)等工作大為簡化，且減少因信號(hào)的傳輸中的泄漏和干擾等因素對(duì)系統(tǒng)的影響，提高可靠性。

此外，智能化閥門電動(dòng)裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮到抗惡劣工作環(huán)境的因素，其組件多帶有保護(hù)涂層以防腐蝕，外殼采用密封式，經(jīng)得起溫度、濕度的大范圍變化和振動(dòng)沖擊的考驗(yàn)，保證工作可靠。智能型電動(dòng)裝置帶有防水保護(hù)和雙層密封外殼，工作溫度在—30℃～+70℃之間。還可根據(jù)實(shí)際需要另行設(shè)計(jì)。

從上述產(chǎn)品特點(diǎn)中，可以看到智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢：機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)逐步取代組合式結(jié)構(gòu)，智能化控制技術(shù)逐步取代純電子控制技術(shù)，運(yùn)用紅外遙控的非接觸式調(diào)試技術(shù)逐步取代接觸式手動(dòng)調(diào)試技術(shù)，帶通信的逐步取代不帶通信的，數(shù)字控制逐步取代模擬控制。智能電動(dòng)執(zhí)行器根據(jù)控制電信號(hào)，直接操作改變閥的位移，利用微機(jī)技術(shù)和現(xiàn)場通信技術(shù)擴(kuò)大功能，實(shí)現(xiàn)雙向通信、PID調(diào)節(jié)、在線自動(dòng)標(biāo)定、自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能，有效提高控制水平，是現(xiàn)代電動(dòng)執(zhí)行器的發(fā)展方向。

3．總體結(jié)構(gòu)

EXC智能型電裝從設(shè)計(jì)到開發(fā)以及生產(chǎn)都遵循著面向?qū)嶋H工業(yè)應(yīng)用的目標(biāo)，因此系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)也自始至終貫徹“簡單實(shí)用、操作靈活、技術(shù)先進(jìn)”的原則。

以電動(dòng)執(zhí)行器作為最終執(zhí)行器的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的方法的以調(diào)節(jié)儀表輸出的模擬信號(hào)去控制電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。而傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較笨重，伺服驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行器兩大部分分成兩塊，實(shí)際應(yīng)用中很不方便。新型電動(dòng)執(zhí)行器則是將位置反饋信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)與控制中心信號(hào)(數(shù)字信號(hào))比較，比較后輸出開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作。

EXC閥門電動(dòng)執(zhí)行裝置主要由控制器和執(zhí)行器以及人機(jī)對(duì)話和遠(yuǎn)程通訊接口組成，是以380V三相交流電源作為驅(qū)動(dòng)電源，接受來自控制中心的數(shù)字控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出軸角位移，去操縱閥門本體。工作原理如圖1—1所示，由示意圖可看出，閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制過程是一閉環(huán)控制，通過設(shè)定信號(hào)和反饋信號(hào)的比較控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)閥門動(dòng)作。借鑒現(xiàn)階段己有的技術(shù)，控制器采用專門用于電機(jī)控制的PLC控制器為核心、配以相應(yīng)的外圍電路；執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)、渦輪蝸桿采用鋅鋁合金制作，明顯簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低成本，提高了控制精度。

該型電動(dòng)執(zhí)行器是在控制器的控制下完成設(shè)定動(dòng)作的機(jī)械執(zhí)行部分。主要由電動(dòng)機(jī)、主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手／自切換機(jī)構(gòu)等部分組成，它是用于直接驅(qū)動(dòng)閥門的。

控制器，傳感器以及人機(jī)對(duì)話和遠(yuǎn)程通訊接口部分，其具體的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。從圖中可以看見，系統(tǒng)主要包括以下幾部分：四種信號(hào)的檢測模塊，系統(tǒng)供電電源，核心控制模塊，電機(jī)開關(guān)控制模塊(即接觸器、滅弧器)，人機(jī)對(duì)話接口模塊，遠(yuǎn)程監(jiān)控通訊接口模塊系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)成，硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

本智能型非侵入式電動(dòng)執(zhí)行器，是集絕對(duì)式光電旋轉(zhuǎn)編碼技術(shù)、壓電傳感技術(shù)、微控制器技術(shù)、總線控制技術(shù)、紅外遙控技術(shù)、高清晰寬屏液晶顯示、磁控開關(guān)等多種新型技術(shù)和先進(jìn)制造工藝為一體的光機(jī)電一體化產(chǎn)品。本產(chǎn)品包括了電機(jī)及機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分、系統(tǒng)電源部分、信號(hào)檢測部分、控制模塊、遠(yuǎn)程通訊部分以及人機(jī)對(duì)話接口部分。檢測部分利用四種專門設(shè)計(jì)的傳感器檢測電機(jī)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息，為控制部分和人機(jī)對(duì)話部分提供詳細(xì)的電動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)行數(shù)據(jù)；控制模塊根據(jù)用戶的指令以及電動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行狀況對(duì)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制；遠(yuǎn)程通訊部分完成電動(dòng)執(zhí)行器向DCS的遠(yuǎn)程中控室提供電動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)，同時(shí)接受來自中控室的控制命令，完成相應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)我們的電動(dòng)執(zhí)行器可向遠(yuǎn)程中控室提供閥位和力矩的4—20mA模擬量信號(hào)；人機(jī)對(duì)話接口部分，是操作者與電裝之間的橋梁，操作者可以通過紅外遙控器和磁控旋鈕對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行各種相應(yīng)的操作，同時(shí)通過液晶顯示模塊監(jiān)視電裝的運(yùn)行狀況，并可以完成對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器的調(diào)試和參數(shù)設(shè)定，我們?cè)O(shè)計(jì)了具有很強(qiáng)親和力的和諧人機(jī)對(duì)話接口。

為了滿足不同的控制需求，我們?yōu)殡妱?dòng)執(zhí)行器提供了以下幾種控制方式：遠(yuǎn)程控制具有雙線開、雙線關(guān)、點(diǎn)動(dòng)、自保持等四種控制方式，現(xiàn)場控制具有點(diǎn)動(dòng)和自保持兩種控制方式。同時(shí)我們的智能型電動(dòng)執(zhí)行器還具有如下一些功能：自動(dòng)相序保護(hù)和糾正功能；電機(jī)過熱保護(hù)；掉電信息記憶保護(hù)、掉電動(dòng)作信息儲(chǔ)存、電機(jī)瞬時(shí)逆轉(zhuǎn)保護(hù)；過力矩保護(hù)；閥門卡塞保護(hù)；雙速關(guān)閥功能；行程、力矩精確測量；不同控制方式下電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制；故障情況處理(電源故障、電機(jī)過熱、電機(jī)過力矩等等)。

4．技術(shù)概要

高度光機(jī)電一體化的電動(dòng)執(zhí)行器的開發(fā)涉及從硬件到軟件，從PLC到單片機(jī)，從傳感器到控制器，從紅外遙控到磁控技術(shù)，從模擬技術(shù)到數(shù)字技術(shù)等各方面先進(jìn)技術(shù)，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代控制的發(fā)展趨勢。

傳感檢測部分技術(shù)概要，對(duì)于電動(dòng)執(zhí)行器而言，力矩和行程是兩個(gè)重要的檢測參數(shù)，EXC電動(dòng)執(zhí)行器使用了專門設(shè)汁的力矩檢測機(jī)構(gòu)，以確保對(duì)電動(dòng)裝置輸出扭矩的控制。在吸收了目前的力矩測量方法基礎(chǔ)上，改進(jìn)了以往產(chǎn)品不注重?cái)?shù)據(jù)處理的缺點(diǎn)，采用曲線擬合、量程擬合等方法，能根據(jù)各臺(tái)電裝的細(xì)微不同之處，擬合出適合該電裝特性的量程曲線，因此在力矩測量的精度、線性度和重復(fù)性上有很大的提高，能達(dá)到控制轉(zhuǎn)矩重復(fù)誤差小于1％的精度。

在行程測量的方法上，EXC系列電動(dòng)執(zhí)行器采用了絕對(duì)式光電旋轉(zhuǎn)編碼的方法采集行程和轉(zhuǎn)速信號(hào)，并由電機(jī)控制器進(jìn)行行程控制。絕對(duì)式光電旋轉(zhuǎn)編碼測量行程的方法屬于非接觸的絕對(duì)式測量方法，掉電仍能記憶位置，是目前最為先進(jìn)的，精度和可靠性都最高的行程和位置測量方法。目前世界上還沒有在電動(dòng)執(zhí)行器上使用如此先進(jìn)的行程測量方法的先例。EXC系列電動(dòng)執(zhí)行器在行程測量上可達(dá)到30位的絕對(duì)測量精度。

系統(tǒng)電源部分技術(shù)慨要，電源是系統(tǒng)正常工作所必須具備的基本條件。電動(dòng)執(zhí)行器采用的供電方式是三相交流380V或者單相220V。通過專用變壓器轉(zhuǎn)換為直流24V電源供內(nèi)部控制系統(tǒng)使用，在系統(tǒng)內(nèi)部使用7818和LM336分別提供所需的18V和2.5V直流，使用LM4960提供系統(tǒng)的5V電源。

在主控制模塊設(shè)計(jì)上，首次采用了雙控制核心設(shè)計(jì)，使用了PLC控制器來負(fù)責(zé)完成電動(dòng)執(zhí)行器的控制功能；同時(shí)使用了獨(dú)立的微控制器專門負(fù)責(zé)完成強(qiáng)大的人機(jī)對(duì)話接口功能。這樣的雙核心控制系統(tǒng)不僅保證了電動(dòng)裝置動(dòng)作的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性，以及故障響應(yīng)的快速性，而且允許我們?cè)谌藱C(jī)對(duì)話接口上采用更多新的設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出操作簡便的中英文可選操作菜單。

在與中央控制室的信息交換中，不僅提供了數(shù)字量和模擬量的數(shù)據(jù)交換方式，還提供了Profilbus和Modbus兩種總線通訊方式，為電動(dòng)裝置接入DCS系統(tǒng)提供了最大的方便。同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部還十分注意與外部的隔離，系統(tǒng)采用了繼電器隔離和光耦隔離兩種方式。

現(xiàn)代化電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)其智能化提出了更高要求。人機(jī)對(duì)話接口是電動(dòng)執(zhí)行器智能化很重要的一部分．這部分擔(dān)負(fù)著操作人員與電動(dòng)執(zhí)行器的信息交流，是操作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器操控過程的主要環(huán)節(jié)。簡便實(shí)用的人機(jī)對(duì)話接口不僅能提供設(shè)備的實(shí)用性，更重要的是能節(jié)約用戶的調(diào)試和維護(hù)成本。

目前，國內(nèi)先進(jìn)的電裝大多是直接進(jìn)口或者在引進(jìn)國外技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的，因此菜單顯示內(nèi)容均是以英文、字符及符號(hào)為主，使用起來就相當(dāng)繁瑣，如果能采用圖形點(diǎn)陣式液晶屏，通過合理的菜單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，就能實(shí)現(xiàn)在小型液晶屏上顯示大量的信息，同時(shí)可以讓設(shè)備的最終用戶使用最簡便的操作方式完成對(duì)設(shè)備的調(diào)試和運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)電動(dòng)執(zhí)行器真正的智能化和實(shí)用化，因此在國內(nèi)生產(chǎn)的電動(dòng)執(zhí)行器人機(jī)接口上采用中文結(jié)構(gòu)化菜單已經(jīng)成為國內(nèi)電裝生產(chǎn)廠商的當(dāng)務(wù)之急。

EXC智能型電動(dòng)執(zhí)行器的設(shè)計(jì)正是針對(duì)目前電動(dòng)執(zhí)行器人機(jī)對(duì)話接口簡單、便捷的要求，基于圖形點(diǎn)陣式液晶顯示技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了信息齊全、結(jié)構(gòu)合理、操作簡便的中文結(jié)構(gòu)化菜單。使用了串行數(shù)據(jù)傳輸方式的寬屏幕液晶模塊，利用圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊顯示漢字、圖片及滾動(dòng)閃爍等功能實(shí)現(xiàn)菜單的基本要素，采用樹狀結(jié)構(gòu)的方法使菜單清晰易懂，并且實(shí)現(xiàn)了用簡單的確認(rèn)和取消兩個(gè)按鈕來完成復(fù)雜菜單的所有操作功能。

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1．前言

自1929年LIMITORQUE制造出了世界上第一臺(tái)閥門電動(dòng)裝置以來，閥門電動(dòng)裝置獲得了較快的發(fā)展．國外是將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與電動(dòng)裝置視為同一類產(chǎn)品，分別應(yīng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)。國外的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)品牌有里米托克(Limitorque)、羅托克(Rotork)、西門子(SIEMENS，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部門已被auma收購，改名為S1POS)、奧馬(auma)、BlFI、伯納德(Bernard)、凱士通(Keystone)等，現(xiàn)已分別在國內(nèi)電力、冶金、石油化工、污水處理及市政等各個(gè)行業(yè)得到應(yīng)用。

2．閥門電動(dòng)裝置的發(fā)展方向

用戶的需求是多種多樣的，有希望帶控制的、帶無線遙控的、帶狀態(tài)顯示的、帶總線通訊等?，F(xiàn)場的工況條件千差萬別，如長期潛水、抗輻射、抗震動(dòng)、耐高溫、耐腐蝕、防爆等?？傮w上閥門電動(dòng)裝置的發(fā)展正按照用戶需求、工況條件朝著高智能型、高可靠性兩個(gè)方向發(fā)展：

一是隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)和新型高速微處理器代替以模擬電子器件為主的閥門電動(dòng)裝置控制單元，閥門電動(dòng)裝置正朝著高智能型方向快速發(fā)展，功能越來越強(qiáng)大。適合一般現(xiàn)場工況環(huán)境，操作和控制越來越方便。

二是為適應(yīng)特殊行業(yè)的惡劣工況環(huán)境，這些場合往往對(duì)閥門電動(dòng)裝置自身控制的要求不高，但特別強(qiáng)調(diào)高可靠性，通過特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選用，經(jīng)過嚴(yán)酷的試驗(yàn)測試．使閥門電動(dòng)裝置正朝著高可靠性方向發(fā)展。

3．高智能型的發(fā)展方向

3．1 智能型電動(dòng)裝置的含義

智能型電動(dòng)裝囂是指配有功率控制部分、微處理器及可加裝數(shù)字通信接口，具有閉環(huán)控制功能，并能夠進(jìn)行故障診斷的電動(dòng)裝置。

在功率控制方面，分為有觸點(diǎn)控制和無觸點(diǎn)控制，采用接觸器為有觸點(diǎn)控制，采用固態(tài)繼電器和變頻器為無觸點(diǎn)控制，應(yīng)用于開環(huán)控制系統(tǒng)的多采用接觸器控制，智能型電動(dòng)裝置一般采用固態(tài)繼電器控制，高端智能型電動(dòng)裝置采用變頻器控制。采用變頻控制的有SIPOS和H&B以及揚(yáng)州電力設(shè)備修造廠的2SA8智能型閥門電動(dòng)裝置等，在控制性能、功能方面要比采用固態(tài)繼電器的產(chǎn)品更豐富。

智能型閥門電動(dòng)裝置控制功能相當(dāng)豐富，采用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使閥門電動(dòng)裝置智能化，如可進(jìn)行故障自診斷、現(xiàn)場組態(tài)、狀態(tài)顯示、具有多種控制模式，具備多種現(xiàn)場總線接口，能與各種自動(dòng)化設(shè)備相匹配，適應(yīng)控制系統(tǒng)完全數(shù)字通信的需求。采用非接觸式控制元件，具備紅外遙控功能，現(xiàn)場調(diào)試與操作時(shí)無需打開閥門電動(dòng)裝置，保證了防護(hù)性能。

3．2 智能型電動(dòng)裝置的關(guān)鍵技術(shù)

智能型電動(dòng)裝置的關(guān)鍵技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)及數(shù)字通信技術(shù)在電動(dòng)裝置中的應(yīng)用。由于采用先進(jìn)的變頻技術(shù)，使電動(dòng)裝置能按要求進(jìn)行各種變速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)特定的操作運(yùn)行方式及PID調(diào)節(jié)，改善閥門特性，減少閥門及擋板所受的沖擊，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量。

在智能型電動(dòng)裝置中矢量控制高性能專用變頻器得以廣泛應(yīng)用，矢量控制的基本原理是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。矢量控制的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù)，按照一定的關(guān)系式分別對(duì)作為基本控制量的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測，并通過控制電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓和頻率使勵(lì)磁電流(或者磁通)和轉(zhuǎn)矩電流的指令值和檢測值達(dá)到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。

3．3 智能型電動(dòng)裝置的抗電磁干擾能力

抗電磁干擾能力是電動(dòng)裝置不可忽視的問題。各種運(yùn)行的電力設(shè)備之間以電磁傳導(dǎo)、電磁感應(yīng)和電磁輻射三種方式彼此關(guān)聯(lián)并相互影響，在一定的條件下會(huì)對(duì)運(yùn)行的設(shè)備和人員造成干擾、影響和危害。閥門電動(dòng)裝置工作在工業(yè)現(xiàn)場，電磁環(huán)境比較惡劣，帶一體化控制的電動(dòng)裝置都會(huì)有電磁干擾，其電子線路要承受嚴(yán)峻的考驗(yàn)，智能型變頻電動(dòng)裝置由于殼體內(nèi)變頻器的大電流高頻開關(guān)動(dòng)作，其引起的電磁輻射更加突出，必須具有較強(qiáng)的抗電磁輻射干擾能力，需通過電磁兼容試驗(yàn)。

3．4 采用變頻控制的智能型變頻閥門電動(dòng)裝置的技術(shù)特點(diǎn)

智能控制。電動(dòng)裝置控制模塊是整個(gè)裝置的核心，它協(xié)調(diào)和控制電動(dòng)裝置的各個(gè)部件運(yùn)行。電動(dòng)裝置具備了變頻調(diào)速功能以后，使得電動(dòng)裝置內(nèi)部需要檢查、管理和組態(tài)的參數(shù)增多。

故障自診斷。采用全面的故障診斷及保護(hù)技術(shù)，使電動(dòng)裝置的運(yùn)行更加安全，維護(hù)更加方便。故障診斷內(nèi)容包括對(duì)控制模塊的電源部分、變頻器工作狀態(tài)、內(nèi)部關(guān)鍵器件、電機(jī)、閥門以及用戶接線等多項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行在線檢查和智能判斷，發(fā)現(xiàn)故障后給出提示和報(bào)警，并記錄在存儲(chǔ)器中，便于用戶分析故障原因。對(duì)影響到電動(dòng)裝置正常運(yùn)行的嚴(yán)重故障可以立即進(jìn)入緊急狀態(tài)。電動(dòng)裝置提供了多種緊急狀態(tài)下的處理方式由用戶組態(tài)設(shè)定。故障自診斷和保護(hù)技術(shù)涉及電路硬件分析設(shè)計(jì)、軟件的智能判斷和故障冗余等多項(xiàng)技術(shù)。同時(shí)，對(duì)于電動(dòng)裝置電機(jī)工作時(shí)間、控制模塊工作時(shí)間、電機(jī)起停次數(shù)、轉(zhuǎn)矩動(dòng)作次數(shù)、全開全關(guān)次數(shù)等基本運(yùn)行情況都進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，記錄亦保存于存儲(chǔ)器中。

矢量控制、變頻調(diào)速。變頻器采用矢量控制方式，不僅可使電動(dòng)裝置調(diào)速范圍寬，而且可以準(zhǔn)確控制電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩。在現(xiàn)場可按工況要求對(duì)電動(dòng)裝置的開、關(guān)向速度進(jìn)行設(shè)定。電動(dòng)裝置使用的變頻器技術(shù)源于通用變頻器技術(shù)，但又有自己的特點(diǎn)。電動(dòng)裝置要求變頻器在整個(gè)工頻段內(nèi)保持恒定的輸出轉(zhuǎn)矩，在最大額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)保證輸出轉(zhuǎn)矩的線性和一致性。采用一體化設(shè)計(jì)的變頻器是密封在電動(dòng)裝置內(nèi)部的。

任意位置緩開、緩閉。電動(dòng)裝置可以在任意位置緩開、緩閉，實(shí)現(xiàn)柔性起停和精確的動(dòng)態(tài)定位，在接近設(shè)定或極限位置時(shí)，變頻器自動(dòng)調(diào)整電機(jī)供電的頻率和電壓，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，以最低速度慢慢到達(dá)位置，避免因慣性對(duì)閥門造成的過調(diào)和沖撞，有效防止了沖擊載荷對(duì)閥門及電動(dòng)裝置本體、電機(jī)可能造成的損傷，延長使用壽命。

現(xiàn)場總線控制。具備現(xiàn)場總線通信是智能型電動(dòng)裝置所必需的，用戶的需求又是多種多樣的，因此必須為電動(dòng)裝置配備多種現(xiàn)場總線的接口才能滿足市場的需求。目前國際上現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)較多，主要有MODBUS、PROFIBUS、DEVICNET、FF等較流行的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)智能電動(dòng)裝置與現(xiàn)場總線連接時(shí)，智能電動(dòng)裝置就成了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的一塊現(xiàn)場儀表，這時(shí)它不僅具有電動(dòng)裝置的功能，還具有控制、運(yùn)算和通信等功能。

4．高可靠性的發(fā)展方向

近年來國內(nèi)核電發(fā)展迅速，需要使用的電動(dòng)裝置數(shù)量很可觀，大型艦船上也需要使用大量的電動(dòng)裝置，這些特殊應(yīng)用場合中有其特殊的要求，如抗輻射要求、抗震動(dòng)要求、耐高溫、耐腐蝕的要求等，對(duì)電動(dòng)裝置的可靠性提出了苛刻的要求，這些都需要對(duì)電動(dòng)裝置所用材料、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方能實(shí)現(xiàn)。

由于核級(jí)產(chǎn)品的工況要求最為苛刻，下面以核級(jí)閥門電動(dòng)裝置為例加以介紹。核級(jí)閥門電動(dòng)裝置有開關(guān)型和調(diào)節(jié)型兩種形式，分別應(yīng)用于開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。核級(jí)閥門電動(dòng)裝置的標(biāo)準(zhǔn)：EJ/Tl022.11—96主要參照RCC—E標(biāo)準(zhǔn)，而EJ／T531則完全等同IEEE382。

4．1 核級(jí)閥門電動(dòng)裝置的安全等級(jí)

核級(jí)閥門電動(dòng)裝置的安全等級(jí)為1E級(jí)(1E級(jí)：是反應(yīng)堆和核電廠電氣設(shè)備和系統(tǒng)的一個(gè)安全級(jí)別。參照標(biāo)準(zhǔn)EJ／T531的定義)。在GB／T15474核電廠儀表和控制系統(tǒng)及其供電設(shè)備安全分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中還有安全有關(guān)的(SR)設(shè)備以及非安全重要(NS)設(shè)備，其中安全級(jí)(1E)設(shè)備的使用條件最為苛刻。典型的安全級(jí)(1E)儀表及其供電系統(tǒng)設(shè)備如：反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)，安全執(zhí)行系統(tǒng)的儀表和控制設(shè)備，專設(shè)安全設(shè)施(如應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、安全殼空氣控制系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器輔助給水系統(tǒng)和安全殼隔離系統(tǒng))的某些儀表和裝置設(shè)備，安全系統(tǒng)輔助設(shè)施(如設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、應(yīng)急廠用水系統(tǒng))的某些儀表和執(zhí)行設(shè)備，某些輻射檢測系統(tǒng)以及逆變裝置等。

從設(shè)計(jì)開始，就應(yīng)盡可能全面的核實(shí)電動(dòng)裝置的實(shí)際工況條件，在安全級(jí)的系統(tǒng)中，有些設(shè)備可能是非安全級(jí)的；在安全有關(guān)的系統(tǒng)中，有些設(shè)備可能是安全級(jí)的，應(yīng)針對(duì)具體情況具體對(duì)待。

4．2 核級(jí)閥門電動(dòng)裝置的產(chǎn)品分類

參照標(biāo)準(zhǔn)EJ/T1022．11，核級(jí)閥門電動(dòng)裝置可分為：Kl類、K2類和K3類。

K1類核級(jí)閥門電動(dòng)裝置是指安裝在核反應(yīng)堆安全殼以內(nèi)，在正常的環(huán)境條件下和在SL2(安全停堆地震動(dòng))載荷下以及在事故期間或事故之后仍能夠執(zhí)行規(guī)定的功能。

K2類核級(jí)閥門電動(dòng)裝置是指安裝在核反應(yīng)堆安全殼以內(nèi)，在正常的環(huán)境條件下和在SL2(安全停堆地震動(dòng))載荷下仍能執(zhí)行規(guī)定的功能。

K3類核級(jí)閥門電動(dòng)裝置是指安裝在核反應(yīng)堆安全殼以外，在正常的環(huán)境條件下和在SL2(安全停堆地震動(dòng))載荷下仍能執(zhí)行規(guī)定的功能。

4．3 核級(jí)閥門電動(dòng)裝置的相關(guān)試驗(yàn)

熱老化試驗(yàn)。熱老化模擬試驗(yàn)是證明在加速熱老化環(huán)境作用下和作用以后被試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)裝置的可運(yùn)行性，加速熱老化模擬環(huán)境相當(dāng)于設(shè)備安裝壽命期間預(yù)期的正常熱老化環(huán)境。在EJ/T531中規(guī)定加熱閥門電動(dòng)裝置至138℃并保持該溫度進(jìn)行正常熱老化模擬。在EJ/T1022.11中規(guī)定閥門將電動(dòng)裝置在干燥的空氣中加熱至135℃，試驗(yàn)950h。對(duì)于不同于135℃的試驗(yàn)溫度和試驗(yàn)時(shí)間按公式另行計(jì)算。

機(jī)械磨損老化試驗(yàn)。閥門電動(dòng)裝置應(yīng)在加載情況下，經(jīng)2000次循環(huán)動(dòng)作試驗(yàn)。該試驗(yàn)應(yīng)在輻照試驗(yàn)前后各進(jìn)行1000次。

輻照試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此要求差異比較大，RCC—E要求70℃下輻照老化為250KGy，事故輻照為600KGy。EJ/T1022.11—96中規(guī)定：輻照在干燥的空氣中進(jìn)行，溫度70±3℃，輻照老化累計(jì)輻照劑量250kGy，事故輻照劑量600 KGy，總累計(jì)劑量850 kGy，劑量率為O.25±O.14Gy/s。而IEEE382輻照老化是常溫下700 KGy，事故輻照為1200KGy。

承壓試驗(yàn)。將閥門電動(dòng)裝置置于壓力為O.49 MPa的壓力容器中進(jìn)行氣體加壓試驗(yàn)，每次加壓時(shí)間為3min，共進(jìn)行15次。要求電動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常，殼體及各主要零部件不得損壞。

振動(dòng)試驗(yàn)。分別在閥門電動(dòng)裝置的三個(gè)正交軸向施加幅值為O.75g的正弦掃描激振信號(hào)，掃描頻率范圍從5HZ到200HZ再到5HZ，掃描速度為2倍頻程/分，每個(gè)方向施加振動(dòng)時(shí)間為90分鐘。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在負(fù)荷下每l5分鐘開關(guān)一次。

動(dòng)態(tài)特性探察試驗(yàn)。分別在閥門電動(dòng)裝置的三個(gè)正交軸向輸入加速度幅值不大于O.2g的白噪聲進(jìn)行激振，測量機(jī)構(gòu)的自振頻率和阻尼比。振動(dòng)時(shí)間不少于120s，試驗(yàn)分別在機(jī)構(gòu)閥門開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)下進(jìn)行。

抗震鑒定試驗(yàn)。試驗(yàn)分別在三個(gè)正交軸向進(jìn)行。采用閥門電動(dòng)裝置的上安裝面(或相近位置，視安裝情況而定)處的加速度信號(hào)作為控制信號(hào)完成0BE和SSE地震試驗(yàn)。

失水事故(LOCA)環(huán)境實(shí)驗(yàn)。參照RCC—E標(biāo)準(zhǔn)可分為狀態(tài)調(diào)節(jié)階段、第一階段LOCA環(huán)境試驗(yàn)、第二階段LOCA環(huán)境試驗(yàn)、事故后環(huán)境工況試驗(yàn)。

壽命試驗(yàn)。壽命試驗(yàn)是在未經(jīng)老化和失水事故試驗(yàn)的樣機(jī)上進(jìn)行的。參照標(biāo)準(zhǔn)EJ/T1022.11在運(yùn)行轉(zhuǎn)矩(1/3最大控制轉(zhuǎn)矩)載荷下進(jìn)行20000次的壽命試驗(yàn)。

4.4 lE級(jí)Kl類核級(jí)閥門電動(dòng)裝置的技術(shù)特點(diǎn)

鑒定壽命長。由于K1類產(chǎn)品的需要經(jīng)受輻照、腐蝕、高溫、高濕度環(huán)境，并要滿足40年的使用壽命要求．在核級(jí)閥門電動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)時(shí)需要求零配件、油漆、箱體、控制機(jī)構(gòu)、電氣元件、密封件以及所有非金屬件選擇能夠符合要求的材料。

輻照劑量大。由于核級(jí)閥門電動(dòng)裝置需要經(jīng)受輻射和高溫等嚴(yán)酷試驗(yàn)、對(duì)可靠性要求非常高，所以需對(duì)電機(jī)、導(dǎo)線、行程開關(guān)、力矩開關(guān)、接插件包括導(dǎo)線等所有電氣器件都采用特殊要求的產(chǎn)品，并進(jìn)行輻照老化試驗(yàn)。

抗震要求高。能經(jīng)受5次OBE加1次SSE 地震載荷．OBE 地震加速度在X、Y、z軸線上單方向?yàn)?g，SSE地震加速度在X、Y、z軸線上單方向?yàn)?g，整機(jī)固有振動(dòng)頻率大于33Hz。針對(duì)核級(jí)產(chǎn)品在抗振和抗震上的要求，產(chǎn)品在保證強(qiáng)度的前提下精確設(shè)計(jì)每一個(gè)零配件，盡量減輕整機(jī)重量，同時(shí)合理布置．做到重心盡量靠近中心線，同時(shí)盡量降低重心的高度。

LOCA環(huán)境試驗(yàn)惡劣。LOCA小室由室溫預(yù)熱至50℃，從預(yù)熱開始計(jì)時(shí)，在50±10℃rF持續(xù)24h。第一階段LOCA在30秒內(nèi)溫度由50℃快速升至156～160℃，在156℃以上保持12min后在封閉條件下自然降溫至50℃。第二階段LOCA在30s內(nèi)溫度由50℃快速升至156℃以上，在156℃恒溫200秒后開始化學(xué)噴淋(噴淋液含1.5％硼酸和0.6％氧氧化鈉)，時(shí)間延續(xù)96h。事故后環(huán)境工況試驗(yàn)在100±5℃恒溫恒壓保持240h后，關(guān)閉樣機(jī)電源及試驗(yàn)區(qū)熱源。

5．總結(jié)

高智能型與高可靠性是從實(shí)際情況出發(fā)?？紤]的側(cè)重點(diǎn)有所不同。只有對(duì)用戶使用需求、工況環(huán)境條件有了充分了解．并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，才能符合閥門電動(dòng)裝置的發(fā)展方向。

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