閥門電動執(zhí)行器作為電動閥門的動力裝置，直接影響著電動閥門的使用性能。作為電站自動控制的終端環(huán)節(jié)之一，電動閥門在電站中起著至關(guān)重要的作用，因而，閥門電動執(zhí)行器的選擇好壞將直接影響整個(gè)電廠的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，甚至事關(guān)機(jī)組能否正常運(yùn)行。

　　電動執(zhí)行器按其操作方式，分為迴轉(zhuǎn)、直行程和角行程3種。以下就電站閥門電動執(zhí)行器的選型談一談筆者的看法。

　　根據(jù)所選閥門的使用的工況條件確定電動執(zhí)行器是調(diào)節(jié)型的還是開關(guān)型的。我們知道通常情況下，電動調(diào)節(jié)閥采用的執(zhí)行器多為調(diào)節(jié)型的;電動閘閥、截止閥等采用的執(zhí)行器多為開關(guān)型的。但是閥門的類型并不是電動執(zhí)行器選型的唯一決定因素，當(dāng)我們在為一個(gè)電動閥門選擇使用調(diào)節(jié)型還是開關(guān)型電動執(zhí)行器時(shí)，該閥門在單位時(shí)間的使用頻率決定了應(yīng)該選擇哪種電動執(zhí)行器。例如，對采用遠(yuǎn)方手動操作控制的調(diào)節(jié)閥來說法，亦可以采用開關(guān)型的電動執(zhí)行器。

　　過去，電動執(zhí)行器被嚴(yán)格地分為開關(guān)型電動裝置和調(diào)節(jié)型的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此我國至今仍有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)對該類產(chǎn)品有著嚴(yán)格的定義和要求。但隨著大量引進(jìn)型、進(jìn)口電動執(zhí)行器進(jìn)入市場以來，以及自動化水平的不斷提高，電動執(zhí)行器不斷的向標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化、智能化轉(zhuǎn)變，目前市場上的電動執(zhí)行器主要有開關(guān)型電動執(zhí)行器和調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器。

　　開關(guān)型電動執(zhí)行器是過去常用的產(chǎn)品，如常州電站輔機(jī)廠的ZB系列、揚(yáng)州電力修造廠的DZW 系列，均采用15min短時(shí)工作制，每h允許啟動頻率通常為100次，主要適用于要求不高，動作不頻繁的兩位制閥門上，由于它具有功率大、成本低、可靠性較好的優(yōu)勢，至今仍在電廠大量使用。近幾年來，部分廠家也在老產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，相繼延伸開發(fā)出一體化的電動裝置，并根據(jù)需要能提供4～20mA 反饋電流信號，如常州電站輔機(jī)廠的ZB一體化系列等。盡管相對于老產(chǎn)品其價(jià)格有所提高，但為電廠提供了更多類型調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行器。

　　由于過去調(diào)節(jié)閥僅起調(diào)節(jié)作用，其前常設(shè)有截止閥，所以通常對調(diào)節(jié)閥的泄漏等級要求并不高，故為減少閥門動作需要的力矩采用平衡式結(jié)構(gòu)，限于當(dāng)時(shí)電動執(zhí)行器的設(shè)計(jì)制造水平，因此調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器通常為小功率的電動執(zhí)行器。如自動化儀表十一廠的DKZ系列等。但隨著對調(diào)節(jié)閥要求的不斷提高，以及電站設(shè)計(jì)向大容量、高參數(shù)發(fā)展，原有的電動執(zhí)行器功率已經(jīng)不能滿足要求，調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器也逐漸開始采用大功率產(chǎn)品。主要品種為進(jìn)口或采用引進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)制造，如揚(yáng)州電力修造廠引進(jìn)德國西門子SIPOS3技術(shù)生產(chǎn)的2SA35系列調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器，上海自動化儀表十一廠引進(jìn)英國ROTORK公司技術(shù)生產(chǎn)的M 系列調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器，以及德國SIPOS公司(原屬西門子公司)生產(chǎn)的SIPOS55系列，英國ROTORK公司的IQM 系列調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器等。這些產(chǎn)品通常采用S4/S5工作制式，能滿足電動執(zhí)行器每h動作1200次的要求。具有自動化程度高、可靠性好、速度快、功能多、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前電廠調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器的主導(dǎo)產(chǎn)品。

　　與上述調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器相對應(yīng)，各進(jìn)口或采用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的廠家同時(shí)擁有它們的對應(yīng)的開關(guān)型電動執(zhí)行器，如揚(yáng)州電力修造廠的2SA30系列，上海自動化儀表的A系列，以及德國SIPOS公司的SIPOS50系列，英國ROTORK公司的IQ系列開關(guān)型電動執(zhí)行器等。這些產(chǎn)品也采用15min短時(shí)工作制，但能滿足電動執(zhí)行器每h啟動600次的要求。它們也同時(shí)擁有自動化程度較高、可靠性好、功能多、控制精度較高等優(yōu)點(diǎn)，但成本可大幅下降，同時(shí)也是目前電廠開關(guān)型電動執(zhí)行器的主導(dǎo)產(chǎn)品。

　　值得注意的是，目前國內(nèi)很多進(jìn)口電動執(zhí)行器的代理商采用在開關(guān)型電動執(zhí)行器上添加控制單元，使之由原來的開環(huán)控制轉(zhuǎn)換為閉環(huán)控制，在控制部分上達(dá)到與調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器完全一致，并作為調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器銷售。我們對進(jìn)口開關(guān)型電動執(zhí)行器與調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器作了個(gè)比較：

　　(1)電機(jī)功率相同情況下調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器輸出力矩小于開關(guān)型電動執(zhí)行器。

　　(2)加工精度及定位精度調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器大于開關(guān)型電動執(zhí)行器。

　　(3)連續(xù)工作時(shí)間調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器大于開關(guān)型電動執(zhí)行器。

　　鑒于上述原因，以及國外廠家在價(jià)格定位上的不同，開關(guān)型電動執(zhí)行器的價(jià)格要遠(yuǎn)小于調(diào)節(jié)型，采用這種經(jīng)過改進(jìn)的開關(guān)型電動執(zhí)行器作為調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器使用，能大幅度降低成本。如德國SIPOS公司的SIPOS50系列，英國ROTORK公司的IQ系列等都可以選用調(diào)節(jié)型控制部分。由于我國目前自動控制程度相對較低，在很多不需頻繁操作參與調(diào)節(jié)，且控制精度要求不高的場合下，使用開關(guān)型電動執(zhí)行器也無妨。需要指出的是，如果對調(diào)節(jié)閥使用情況不熟悉，或者該調(diào)節(jié)閥需要長時(shí)間頻繁參與調(diào)節(jié)或者要求調(diào)節(jié)精度較高，建議還是使用正規(guī)調(diào)節(jié)型產(chǎn)品為好。

　　在決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作方式后，我們需要根據(jù)實(shí)際需要選擇必要的控制單元。對于開關(guān)型電動執(zhí)行器來說主要需要考慮以下幾點(diǎn)：

　　(1)是否為一體化，即電動執(zhí)行器不需要經(jīng)過控制柜內(nèi)的交流換向接觸器就能直接采用控制信號驅(qū)動，是電動執(zhí)行器的發(fā)展方向。

　　(2)是否需要4～20mA反饋信號，即能夠輸出閥門實(shí)際位置的信號。

　　(3)需要那些開關(guān)量輸出信號，如閥門開關(guān)到位、故障信號等，以及這些信號為常開還是常閉接點(diǎn)。

　　(4)是否為智能化，目前還沒有嚴(yán)格的界定，通常認(rèn)為應(yīng)帶有液晶屏，采用CPU 控制芯片，具有人機(jī)對話的軟件界面。

　　(5)對接收開關(guān)量控制信號的要求

　　(6)執(zhí)行器的死區(qū)范圍

　　(7)執(zhí)行器需要的動力電源要求

　　對調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行來說，除了需要考慮以上幾點(diǎn)外，還應(yīng)考慮是否需要4～20mA閥位給定信號，也就是閥門需要運(yùn)行到的位置信號。一般來說調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器均帶有此項(xiàng)功能，只有少數(shù)要求采用開關(guān)量調(diào)節(jié)的電動執(zhí)行器可以不需要提供此功能。接下來需要考慮的是選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要輸出的操作力，通常直行程電動執(zhí)行器輸出推力即閥門需要的推力，角行程電動執(zhí)行器輸出轉(zhuǎn)矩即閥門需要的力矩(底座曲柄型連接除外，目前已不大使用，在此不詳述)，而多迴轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器需要將執(zhí)行器輸出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成閥門需要的推力，一般采用梯形螺紋，計(jì)算公式如下：

　　T= 2M/(1000d×tan(α+ρ))

　　T --- 輸出推力(N)

　　M--- 輸出力矩(N•m)

　　d--- 梯形螺紋中徑(mm)

　　α--- 梯形螺紋壓力角α=ATAN(s/IId)

　　ρ--- 梯形螺紋摩擦角ρ=ATAN(f)

　　s--- 梯形螺紋螺距(mm)

　　f --- 梯形螺紋摩擦系數(shù)

　　需要注意的是必須考慮梯形螺紋摩擦系數(shù)f，在不同情況下可以是靜摩擦系數(shù)，也可能是動摩擦系數(shù)。因此我們在計(jì)算閥門需要的最大推力時(shí)必須根據(jù)閥門結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的具體情況考慮此時(shí)梯形螺紋摩擦系數(shù)取值，考慮閥門冷熱態(tài)實(shí)際情況應(yīng)留有一定的余量，避免出現(xiàn)執(zhí)行器輸出轉(zhuǎn)矩不夠的情況。全程動作時(shí)間也是執(zhí)行器選擇的一個(gè)重要方面，一般來說各個(gè)廠家都有自己的常規(guī)轉(zhuǎn)速，應(yīng)盡量選擇常規(guī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)品，它的大致計(jì)算方法如下：

　　直行程全程動作時(shí)間(s)=行程(mm)/ 執(zhí)行器速度(mm/s)

　　多轉(zhuǎn)式全程動作時(shí)間(s)=行程(mm)×60 / 螺距(mm)/ 執(zhí)行器轉(zhuǎn)速(r/min)

　　角行程全程動作時(shí)間(s)=行程(o)/ 執(zhí)行器速度(o/s)

　　我們還必須考慮閥門與執(zhí)行器接口的問題，由于過去我國的電動執(zhí)行器有自己的標(biāo)準(zhǔn)接口，與國際標(biāo)準(zhǔn)不同，造成了目前市場上電動執(zhí)行器接口的混雜，常用的有GB2920接口、GB12222接口、ISO5210接口、DIN3210接口等，尤其要注意的是目前很少有生產(chǎn)廠家能提供接口齊全的產(chǎn)品，加裝過渡法蘭是常用的解決辦法，但在操作上應(yīng)慎重，否則將導(dǎo)致閥門與執(zhí)行器無法連接。因此若無特殊需要，新設(shè)計(jì)閥門可優(yōu)先采用ISO5210接口，該接口有通用性較強(qiáng)。

　　除此之外，同時(shí)我們還要考慮執(zhí)行器是否采用防爆型、戶外型、防護(hù)等級是多少、電機(jī)的絕緣等級等安全要求，在此恕不細(xì)述。

　　隨著我國電站自動化水平的不斷提高，相信在不久的將來電站閥門和執(zhí)行器會運(yùn)用更多的新技術(shù)和新工藝，本文是筆者在電站閥門電動執(zhí)行器選型上的一些經(jīng)驗(yàn)體會，以供對電動執(zhí)行器選配時(shí)參考，并作為以后設(shè)計(jì)和選用新型電站閥門的一個(gè)前瞻性探討。