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【摘 要】本文对工业阀门的电动装置结构优化进行了探讨，主要研究了电器控制部分和机械传动部分的设计理念。
【关键词】工业阀门；电动装置；优化设计
1 概述
目前，工业阀门种类繁多，广泛应用于化工、水电等行业。如：闸阀、截止阀和限流阀等等。随着科技的不断进步，工业阀门的自动控制、远程调控、集中控制问题越来越受到关注。电动装置是工业阀门控制的关键部分，经过调研发现，国内工业阀门的电动装置普遍存在结构不完善、设备结构臃肿、部件加工精度低、故障概率大等问题。对工业阀门电动装置进行机械结构优化，合理配置现代化部件，降低事故发生概率具有重要的理论意义和显示意义。
2 机械结构的优化设计
工业阀门电动装置的加工成本及整体质量取决于其机械结构的设计，合理的电动装置机械结构能大幅提高阀门的整体质量。本文在选择最优机构设计时候，综合考虑了经济价值和技术价值，通过合理匹配总结出最优设计方案。Limitorque公司的阀门电动装置采用的是目前最为普遍的机械机构方式：普通齿轮与蜗杆传动相互结合。主要机构包括：开度指示、转矩控制结构、减去机构、伺服电机、行程控制机构等。
该公司生产的工业阀门电动装置为了实现开启时可以达到较大力矩的目标，选用了专用的三相异步单机。以最短工作为时间基准，制定了10分钟的时间限额，达到满压时电机自动开启，开启后电机可以短时间满负荷运行。机械设计阶段，要重点考虑实现最大转矩所需要提供功率，将功率损耗作为次要因素可以有效简化机械结构，大大缩小电动装置的体积，从而实现降低电动装置整体成本的优化目标，具有较高的经济效益。
优化工业阀门电动装置的关键是对装置的减速部分进行优化。一级采用齿轮结构、二级采用蜗杆结构的传统扭矩传递结构对于小通径的阀门比较有效，对于大中型号通径，这种利用涡轮将扭矩力传递到阀门矩形螺纹螺杆上以驱动阀门实现开关的结构则显得臃肿而低效。一直以来，为了达到大中通径阀门对于开关的需求，国内电动装置公司普遍采用增大电机功率的方法，这种方法虽然可以简化机械传动部分线路的设计，但是给整机的检修、制作精度以及工艺加工都带来了隐患，例如：成本过高、加工高精度大功率电机难度大、减速部分体积庞大等。加之以机械部分的行程控制机构、转矩控制机构、开度指示和手电动切换机构的一体化设计， 以保证其准确的机械位置关系带来不便。因此对不同通径的阀门， 采用了不同的优化设计方法。
第一，结合国际工业阀门电动装置主要设计经验，小型通径阀门设计以满足最大扭矩为主要目标，在达到要求强度的情况下尽可能的缩小传动空间，以期降低整机质量和整体体积。因为阀门通径较小，所以力矩最大值通常比较容易实现，电机设计方面可以继续沿用传统方法，即：为缩小传动部件的体积， 蜗杆传动反程不得自锁的要求选用加大蜗杆模数以增大导程角的设计方法。这样的产品在Rotrok公司、Auma公司等世界知名公司的产品中都得到了体现。产品简单实用，外观精巧，体积小且协调度高。由于阀门体积可以做得较小，采用区分精度设计来降低成本的经济效益不明显，因而工业领域对于小通径阀门设计趋于一致。
第二，大中型通径阀门。在设计这类阀门电动装置时，在满足最大力矩的前提下，通常两种优化设计方法可供选择。第一种方法保留传统机械设计工艺，采用大功率电机实现大力矩的要求。这种设计方法在上文中已经说过，存在体积庞大臃肿、零件精度加工难、成本高等一些列缺点。第二种设计方法是精度分区的机械设计，这种方法的核心思想是对于那些容易发生故障的器件采取单独设计的方式，在设计这些部件时同时综合考虑体积最小化和结构最简化原则，以利于高精度加工、降低成本和检修难度。动力部分使用小功率电机驱动， 减速器采用大传动比。特点是电机运行时间长， 但这样的设计不仅减小了转矩控制机构、手动机构及相关机械结构的设计及加工难度， 而且降低了电器自动控制的生产难度和检修难度， 有利于自动控制实现数字化。
在坚持通用、标准以及系列化的同时，为了最大限度简化机械结构、降低加工工艺难度等，通常通用化和系列化电动装置中的齿轮以外的第其他部件，使得某一种通径型号的阀门机械装置内均使用同一型号的机械部件。为满足通径的要求，我们通过选择不同传动比的减速器来改变力矩。这样设计的电动装置，将设计重点转移到了对减速器部分的机械设计，减少设计目标、缩小设计范围有效的降低了机械设计难度。
3 电器部分的优化设计
为达到电动装置整体的优化设计，在讨论了机械部分优化方法后，我们本节主要探讨阀门控制元件的优化配置，电器控制部分的优化设计主要以控制稳定可靠为目标。
行程控制、力矩控制和开度控制是电器控制的三大部分。其中力矩控制和行程控制是核心和关键所在。传统的计数控制方式无法确定阀门控制是否完全到位。所以，力矩控制是保障阀门控制到位的重要条件。结合目前世界最先进的阀门电动装置控制技术，我们引入变频技术控制阀门开闭，可以有效满足变化过程中的力矩要求，同时使行程控制脱离了计数模式，提高了控制电路的硬件集成度
4 结论
综上所述，完善工业阀门电动装置的优化设计具有较强的现实意义和理论意义。面对国际市场同类产品高技术含量的冲击，摆在我国本土公司面前的就是要不断的加强自主创新，提高完善自身生产制造技术。在努力完善自己的同时，不断汲取同类产品的长处，才能增强我国工业阀门电动装置厂商冲击世界市场的实力。
参考文献：
[1]金亚飚.浅议阀门电动装置选型时所须注意的要点[J].西南给排水，2010（03）.
[2]邓玮.能实现远程控制的阀门智能电动装置的研究与开发[D].大连理工大学，2012.
[3]周锦，梁立.阀门电动装置及其选用要点[J].石油和化工设备，2009（08）.
[4]许常武，谭爱红.阀门电动装置的发展趋势[J].阀门，2012（03）.
【关键词】工业阀门；电动装置；优化设计
1 概述
目前，工业阀门种类繁多，广泛应用于化工、水电等行业。如：闸阀、截止阀和限流阀等等。随着科技的不断进步，工业阀门的自动控制、远程调控、集中控制问题越来越受到关注。电动装置是工业阀门控制的关键部分，经过调研发现，国内工业阀门的电动装置普遍存在结构不完善、设备结构臃肿、部件加工精度低、故障概率大等问题。对工业阀门电动装置进行机械结构优化，合理配置现代化部件，降低事故发生概率具有重要的理论意义和显示意义。
2 机械结构的优化设计
工业阀门电动装置的加工成本及整体质量取决于其机械结构的设计，合理的电动装置机械结构能大幅提高阀门的整体质量。本文在选择最优机构设计时候，综合考虑了经济价值和技术价值，通过合理匹配总结出最优设计方案。Limitorque公司的阀门电动装置采用的是目前最为普遍的机械机构方式：普通齿轮与蜗杆传动相互结合。主要机构包括：开度指示、转矩控制结构、减去机构、伺服电机、行程控制机构等。
该公司生产的工业阀门电动装置为了实现开启时可以达到较大力矩的目标，选用了专用的三相异步单机。以最短工作为时间基准，制定了10分钟的时间限额，达到满压时电机自动开启，开启后电机可以短时间满负荷运行。机械设计阶段，要重点考虑实现最大转矩所需要提供功率，将功率损耗作为次要因素可以有效简化机械结构，大大缩小电动装置的体积，从而实现降低电动装置整体成本的优化目标，具有较高的经济效益。
优化工业阀门电动装置的关键是对装置的减速部分进行优化。一级采用齿轮结构、二级采用蜗杆结构的传统扭矩传递结构对于小通径的阀门比较有效，对于大中型号通径，这种利用涡轮将扭矩力传递到阀门矩形螺纹螺杆上以驱动阀门实现开关的结构则显得臃肿而低效。一直以来，为了达到大中通径阀门对于开关的需求，国内电动装置公司普遍采用增大电机功率的方法，这种方法虽然可以简化机械传动部分线路的设计，但是给整机的检修、制作精度以及工艺加工都带来了隐患，例如：成本过高、加工高精度大功率电机难度大、减速部分体积庞大等。加之以机械部分的行程控制机构、转矩控制机构、开度指示和手电动切换机构的一体化设计， 以保证其准确的机械位置关系带来不便。因此对不同通径的阀门， 采用了不同的优化设计方法。
第一，结合国际工业阀门电动装置主要设计经验，小型通径阀门设计以满足最大扭矩为主要目标，在达到要求强度的情况下尽可能的缩小传动空间，以期降低整机质量和整体体积。因为阀门通径较小，所以力矩最大值通常比较容易实现，电机设计方面可以继续沿用传统方法，即：为缩小传动部件的体积， 蜗杆传动反程不得自锁的要求选用加大蜗杆模数以增大导程角的设计方法。这样的产品在Rotrok公司、Auma公司等世界知名公司的产品中都得到了体现。产品简单实用，外观精巧，体积小且协调度高。由于阀门体积可以做得较小，采用区分精度设计来降低成本的经济效益不明显，因而工业领域对于小通径阀门设计趋于一致。
第二，大中型通径阀门。在设计这类阀门电动装置时，在满足最大力矩的前提下，通常两种优化设计方法可供选择。第一种方法保留传统机械设计工艺，采用大功率电机实现大力矩的要求。这种设计方法在上文中已经说过，存在体积庞大臃肿、零件精度加工难、成本高等一些列缺点。第二种设计方法是精度分区的机械设计，这种方法的核心思想是对于那些容易发生故障的器件采取单独设计的方式，在设计这些部件时同时综合考虑体积最小化和结构最简化原则，以利于高精度加工、降低成本和检修难度。动力部分使用小功率电机驱动， 减速器采用大传动比。特点是电机运行时间长， 但这样的设计不仅减小了转矩控制机构、手动机构及相关机械结构的设计及加工难度， 而且降低了电器自动控制的生产难度和检修难度， 有利于自动控制实现数字化。
在坚持通用、标准以及系列化的同时，为了最大限度简化机械结构、降低加工工艺难度等，通常通用化和系列化电动装置中的齿轮以外的第其他部件，使得某一种通径型号的阀门机械装置内均使用同一型号的机械部件。为满足通径的要求，我们通过选择不同传动比的减速器来改变力矩。这样设计的电动装置，将设计重点转移到了对减速器部分的机械设计，减少设计目标、缩小设计范围有效的降低了机械设计难度。
3 电器部分的优化设计
为达到电动装置整体的优化设计，在讨论了机械部分优化方法后，我们本节主要探讨阀门控制元件的优化配置，电器控制部分的优化设计主要以控制稳定可靠为目标。
行程控制、力矩控制和开度控制是电器控制的三大部分。其中力矩控制和行程控制是核心和关键所在。传统的计数控制方式无法确定阀门控制是否完全到位。所以，力矩控制是保障阀门控制到位的重要条件。结合目前世界最先进的阀门电动装置控制技术，我们引入变频技术控制阀门开闭，可以有效满足变化过程中的力矩要求，同时使行程控制脱离了计数模式，提高了控制电路的硬件集成度
4 结论
综上所述，完善工业阀门电动装置的优化设计具有较强的现实意义和理论意义。面对国际市场同类产品高技术含量的冲击，摆在我国本土公司面前的就是要不断的加强自主创新，提高完善自身生产制造技术。在努力完善自己的同时，不断汲取同类产品的长处，才能增强我国工业阀门电动装置厂商冲击世界市场的实力。
参考文献：
[1]金亚飚.浅议阀门电动装置选型时所须注意的要点[J].西南给排水，2010（03）.
[2]邓玮.能实现远程控制的阀门智能电动装置的研究与开发[D].大连理工大学，2012.
[3]周锦，梁立.阀门电动装置及其选用要点[J].石油和化工设备，2009（08）.
[4]许常武，谭爱红.阀门电动装置的发展趋势[J].阀门，2012（03）.