陳龍飛

（山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備檢修中心，山東萊蕪 271104）

渦輪箱疊加型電動(dòng)閥門限位開關(guān)的外置改造

陳龍飛

（山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備檢修中心，山東萊蕪 271104）

煉鐵廠管道系統(tǒng)電動(dòng)閥門存在機(jī)械機(jī)構(gòu)易磨損、限位開關(guān)維修更換不方便等問題，采取用接近式限位開關(guān)替代機(jī)械式限位開關(guān)并外置安裝措施，縮短檢修時(shí)間，保障生產(chǎn)的連續(xù)。

電動(dòng)裝置；渦輪箱；限位開關(guān)；接近開關(guān)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.52

0 前言

煉鐵廠等鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中，較多種類的介質(zhì)需由管道遠(yuǎn)距離輸送，如空氣、煙塵、水等，通過管路系統(tǒng)閥門的開啟與關(guān)閉控制介質(zhì)的通斷。隨著工業(yè)控制要求的提高，電動(dòng)閥門越來越多的應(yīng)用于管道系統(tǒng)，閥門的遠(yuǎn)程控制，不但解放了勞動(dòng)力，對于某些過高、被遮擋等特殊位置的管道閥門，還解決了人工操作不便的問題。再結(jié)合可編程邏輯控制器，可實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)控制功能，保證冶煉生產(chǎn)安全、高效、穩(wěn)定進(jìn)行。

電動(dòng)閥門一般由電動(dòng)裝置與閥門本體，通過法蘭方式剛性連接組成。電動(dòng)裝置可分為動(dòng)力源與控制系統(tǒng)2個(gè)單元，其中，動(dòng)力源為交流電動(dòng)機(jī)，輸出轉(zhuǎn)矩供閥門轉(zhuǎn)動(dòng)；控制系統(tǒng)由一系列行程限位開關(guān)組合而成，實(shí)現(xiàn)到位停止、位置指示及超限保護(hù)等功能。

1 電動(dòng)閥門使用現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 使用現(xiàn)狀

實(shí)際應(yīng)用中，參考電動(dòng)閥門制造廠家推薦的電氣接線圖結(jié)合實(shí)際情況接線，如圖1所示，虛線框內(nèi)電氣元件均在電動(dòng)裝置上，其中 M 為三相交流異步電機(jī)，LSO1（2）、LSC1（2）為行程限位開關(guān)，TSO、TSC為過力矩保護(hù)開關(guān)。工作流程：閉合斷路器QF1、QF2，主回路及控制回路接通電源，若閥門在關(guān)閉位置，按下開閥按鈕SO1，接觸器KMO線圈得電，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)行并帶動(dòng)電動(dòng)裝置執(zhí)行開閥操作，同時(shí)，其輔助常開觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)自保功能，松開開閥按鈕時(shí)能保證接觸器線圈持續(xù)得電，而其常閉點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)連鎖功能，防止開閥過程中誤操作關(guān)閥按鈕導(dǎo)致主回路發(fā)生短路故障。閥門打開至閥開限位時(shí)，行程開關(guān)LSO1由常閉狀態(tài)斷開，開閥接觸器KMO失電、復(fù)位，電動(dòng)裝置停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開閥過程結(jié)束。此時(shí)，行程開關(guān)LSO2由常開狀態(tài)閉合，指示燈GN點(diǎn)亮，表示閥開到位。關(guān)閥操作參照開閥流程。TSO、TSC為過力矩保護(hù)，防止行程限位開關(guān)失效時(shí)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生的大力矩?fù)p壞閥門機(jī)構(gòu)，是電動(dòng)裝置的最后一道保護(hù)屏障，不允許頻繁動(dòng)作；FR1為熱保護(hù)繼電器，當(dāng)閥門發(fā)生阻卡時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流增大而熱保護(hù)繼電器動(dòng)作斷開主回路及控制回路，防止電動(dòng)機(jī)過熱而損壞；TH為急停按鈕，如閥門開關(guān)過程中發(fā)生意外情況，可緊急停止，保證人身及設(shè)備的安全。

1.2 存在的問題

直徑較小或壓力較低的管道系統(tǒng)，普通形式的電動(dòng)閥門即可滿足管道流通、截止的需要，而管徑較大或壓力較高的管道系統(tǒng)，由于閥門翻板質(zhì)量大、或開關(guān)過程中需克服較大阻力等原因，僅用電動(dòng)裝置直接帶動(dòng)閥門機(jī)構(gòu)比較吃力，常造成電機(jī)過熱，熱保護(hù)繼電器頻繁動(dòng)作，并直接影響電機(jī)壽命。為此，常選用渦輪箱疊加型電動(dòng)閥門，即在電動(dòng)裝置與閥門本體之間增設(shè)一蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，從而得到較大轉(zhuǎn)矩，而且在渦輪箱外設(shè)有閥門開度指示，圖2為疊加型渦輪箱。

圖1 電動(dòng)裝置電氣接線

因電動(dòng)裝置內(nèi)行程限位開關(guān)均為機(jī)械觸點(diǎn)式，長時(shí)間運(yùn)行使機(jī)械機(jī)構(gòu)磨損，出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良、開關(guān)卡澀等問題，造成閥門到位不能停止、或電動(dòng)裝置無法動(dòng)作等故障。由于限位開關(guān)全部固定于電動(dòng)裝置內(nèi)，拆卸、更換極不便利，導(dǎo)致檢修時(shí)間較長，影響生產(chǎn)順行。

圖2 疊加型渦輪箱

2 改造方案及實(shí)施過程

2.1 改造方案

（1）將機(jī)械式限位開關(guān)改進(jìn)為接近式限位開關(guān)。接近式限位開關(guān)采用電磁感應(yīng)工作原理，動(dòng)作時(shí)不發(fā)生機(jī)械接觸，降低機(jī)械磨損，延長開關(guān)使用壽命。

（2）限位開關(guān)外置。限位開關(guān)外置安裝，有利于拆裝、更換，縮短檢修時(shí)間。接近式限位開關(guān)不直接替代原電氣線路中機(jī)械式限位開關(guān)，而是串聯(lián)中間繼電器作為單獨(dú)支路并聯(lián)在線路中，主要從接近開關(guān)點(diǎn)容量或點(diǎn)數(shù)量的限制來考慮，再用中間繼電器的常開或常閉觸點(diǎn)取代機(jī)械式限位開關(guān)。

2.2 實(shí)施過程

（1）操作箱內(nèi)部電氣改造。在操作箱內(nèi)加裝2個(gè)中間繼電器KTO和KTC，再從操作箱敷設(shè)一根4×1.5 mm2的銅芯電纜至生產(chǎn)現(xiàn)場電動(dòng)閥門處，其中一股線芯作為電源線，給2個(gè)接近開關(guān)供電；另外兩股線芯作為反饋信號(hào)線，傳遞閥門位置信息，分別連接至2個(gè)中間繼電器的線圈；最后一股線芯留作備用。在中間繼電器KTO、KTC上各取一常閉點(diǎn)代替圖1中限位開關(guān)LSO1、LSC1，再各取一常開點(diǎn)代替圖1中限位開關(guān)LSO2、LSC2，改造后的電氣接線見圖3（因主回路無改動(dòng)省略），其中SQ1、SQ2為接近式限位開關(guān)。

圖3 改造后電動(dòng)裝置電氣接線

（2）生產(chǎn)現(xiàn)場電動(dòng)裝置改造。拆卸閥門開度指示盤螺栓，安裝自制的L形擋板并回裝螺栓、緊固，閥門開關(guān)動(dòng)作時(shí)擋板隨之同步轉(zhuǎn)動(dòng)；拆卸渦輪箱上有刻度一面的螺栓，安裝接近開關(guān)固定夾板并回裝螺栓、緊固，擋板與固定夾板結(jié)構(gòu)示意見圖4。接近開關(guān)固定夾板由角鐵底座與立式夾板組成，通過螺栓連接；接近開關(guān)安裝在立式夾板開口處，并能上下移動(dòng)；立式夾板可在底座上左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)接近開關(guān)在上、下、左、右4個(gè)方向的調(diào)整，便于與L形擋板對位；L形擋板有橫板與立板焊接而成。完成所有電氣接線后裝上接近開關(guān)，改造工作完結(jié)。

（3）改造后的電氣控制過程。開閥動(dòng)作中，L形擋板隨閥門轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)靠近接近開關(guān)SQ1的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，中間繼電器KTO線圈得電，常閉觸點(diǎn)KTO1斷開，電動(dòng)裝置停止，常開觸點(diǎn)KTO2閉合，指示燈亮，表示閥開到位；關(guān)閥過程與開閥過程相同。

圖4 擋板與固定夾板結(jié)構(gòu)示意

3 改造效果

改造后，因接近開關(guān)為無觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)，消除了機(jī)械開關(guān)磨損問題，延長閥門使用壽命，保障了管道系統(tǒng)穩(wěn)定、順行；接近開關(guān)外置安裝，拆裝方便，縮短了檢修時(shí)間，保障了生產(chǎn)的連續(xù)。改造前新裝閥門或更換接近開關(guān)后，重新定位閥開或閥關(guān)位置，需拆除電動(dòng)裝置保護(hù)蓋，調(diào)整步驟繁瑣。改造后，只需松開接近開關(guān)鎖緊螺母，移動(dòng)至相應(yīng)位置并鎖緊即可，簡化了作業(yè)步驟。

［1］《工廠常用電氣設(shè)備手冊》編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊［.M］.北京：中國電力出版社，1998.

［2］馬志溪.電氣工程設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［3］齊占慶，王振臣.電氣控制技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

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〔編輯 李 波〕