涡轮箱叠加型电动阀门限位开关的外置改造

陈龙飞

（山东莱芜钢铁集团有限公司设备检修中心，山东莱芜 271104）

涡轮箱叠加型电动阀门限位开关的外置改造

陈龙飞

（山东莱芜钢铁集团有限公司设备检修中心，山东莱芜 271104）

炼铁厂管道系统电动阀门存在机械机构易磨损、限位开关维修更换不方便等问题，采取用接近式限位开关替代机械式限位开关并外置安装措施，缩短检修时间，保障生产的连续。

电动装置；涡轮箱；限位开关；接近开关

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.52

0 前言

炼铁厂等钢铁企业在生产过程中，较多种类的介质需由管道远距离输送，如空气、烟尘、水等，通过管路系统阀门的开启与关闭控制介质的通断。随着工业控制要求的提高，电动阀门越来越多的应用于管道系统，阀门的远程控制，不但解放了劳动力，对于某些过高、被遮挡等特殊位置的管道阀门，还解决了人工操作不便的问题。再结合可编程逻辑控制器，可实现程序自动控制功能，保证冶炼生产安全、高效、稳定进行。

电动阀门一般由电动装置与阀门本体，通过法兰方式刚性连接组成。电动装置可分为动力源与控制系统2个单元，其中，动力源为交流电动机，输出转矩供阀门转动；控制系统由一系列行程限位开关组合而成，实现到位停止、位置指示及超限保护等功能。

1 电动阀门使用现状及存在的问题

1.1 使用现状

实际应用中，参考电动阀门制造厂家推荐的电气接线图结合实际情况接线，如图1所示，虚线框内电气元件均在电动装置上，其中 M 为三相交流异步电机，LSO1（2）、LSC1（2）为行程限位开关，TSO、TSC为过力矩保护开关。工作流程：闭合断路器QF1、QF2，主回路及控制回路接通电源，若阀门在关闭位置，按下开阀按钮SO1，接触器KMO线圈得电，主触点闭合，电动机得电运行并带动电动装置执行开阀操作，同时，其辅助常开触点闭合，实现自保功能，松开开阀按钮时能保证接触器线圈持续得电，而其常闭点断开，实现连锁功能，防止开阀过程中误操作关阀按钮导致主回路发生短路故障。阀门打开至阀开限位时，行程开关LSO1由常闭状态断开，开阀接触器KMO失电、复位，电动装置停止转动，开阀过程结束。此时，行程开关LSO2由常开状态闭合，指示灯GN点亮，表示阀开到位。关阀操作参照开阀流程。TSO、TSC为过力矩保护，防止行程限位开关失效时电机继续运行产生的大力矩损坏阀门机构，是电动装置的最后一道保护屏障，不允许频繁动作；FR1为热保护继电器，当阀门发生阻卡时，电动机电流增大而热保护继电器动作断开主回路及控制回路，防止电动机过热而损坏；TH为急停按钮，如阀门开关过程中发生意外情况，可紧急停止，保证人身及设备的安全。

1.2 存在的问题

直径较小或压力较低的管道系统，普通形式的电动阀门即可满足管道流通、截止的需要，而管径较大或压力较高的管道系统，由于阀门翻板质量大、或开关过程中需克服较大阻力等原因，仅用电动装置直接带动阀门机构比较吃力，常造成电机过热，热保护继电器频繁动作，并直接影响电机寿命。为此，常选用涡轮箱叠加型电动阀门，即在电动装置与阀门本体之间增设一蜗轮蜗杆机构，从而得到较大转矩，而且在涡轮箱外设有阀门开度指示，图2为叠加型涡轮箱。

图1 电动装置电气接线

因电动装置内行程限位开关均为机械触点式，长时间运行使机械机构磨损，出现触点接触不良、开关卡涩等问题，造成阀门到位不能停止、或电动装置无法动作等故障。由于限位开关全部固定于电动装置内，拆卸、更换极不便利，导致检修时间较长，影响生产顺行。

图2 叠加型涡轮箱

2 改造方案及实施过程

2.1 改造方案

（1）将机械式限位开关改进为接近式限位开关。接近式限位开关采用电磁感应工作原理，动作时不发生机械接触，降低机械磨损，延长开关使用寿命。

（2）限位开关外置。限位开关外置安装，有利于拆装、更换，缩短检修时间。接近式限位开关不直接替代原电气线路中机械式限位开关，而是串联中间继电器作为单独支路并联在线路中，主要从接近开关点容量或点数量的限制来考虑，再用中间继电器的常开或常闭触点取代机械式限位开关。

2.2 实施过程

（1）操作箱内部电气改造。在操作箱内加装2个中间继电器KTO和KTC，再从操作箱敷设一根4×1.5 mm2的铜芯电缆至生产现场电动阀门处，其中一股线芯作为电源线，给2个接近开关供电；另外两股线芯作为反馈信号线，传递阀门位置信息，分别连接至2个中间继电器的线圈；最后一股线芯留作备用。在中间继电器KTO、KTC上各取一常闭点代替图1中限位开关LSO1、LSC1，再各取一常开点代替图1中限位开关LSO2、LSC2，改造后的电气接线见图3（因主回路无改动省略），其中SQ1、SQ2为接近式限位开关。

图3 改造后电动装置电气接线

（2）生产现场电动装置改造。拆卸阀门开度指示盘螺栓，安装自制的L形挡板并回装螺栓、紧固，阀门开关动作时挡板随之同步转动；拆卸涡轮箱上有刻度一面的螺栓，安装接近开关固定夹板并回装螺栓、紧固，挡板与固定夹板结构示意见图4。接近开关固定夹板由角铁底座与立式夹板组成，通过螺栓连接；接近开关安装在立式夹板开口处，并能上下移动；立式夹板可在底座上左右移动，实现接近开关在上、下、左、右4个方向的调整，便于与L形挡板对位；L形挡板有横板与立板焊接而成。完成所有电气接线后装上接近开关，改造工作完结。

（3）改造后的电气控制过程。开阀动作中，L形挡板随阀门转动，当靠近接近开关SQ1的感应面到动作距离时，中间继电器KTO线圈得电，常闭触点KTO1断开，电动装置停止，常开触点KTO2闭合，指示灯亮，表示阀开到位；关阀过程与开阀过程相同。

图4 挡板与固定夹板结构示意

3 改造效果

改造后，因接近开关为无触点机构，消除了机械开关磨损问题，延长阀门使用寿命，保障了管道系统稳定、顺行；接近开关外置安装，拆装方便，缩短了检修时间，保障了生产的连续。改造前新装阀门或更换接近开关后，重新定位阀开或阀关位置，需拆除电动装置保护盖，调整步骤繁琐。改造后，只需松开接近开关锁紧螺母，移动至相应位置并锁紧即可，简化了作业步骤。

［1］《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册［.M］.北京：中国电力出版社，1998.

［2］马志溪.电气工程设计［M］.北京：机械工业出版社，2002.

［3］齐占庆，王振臣.电气控制技术［M］.北京：机械工业出版社，2002.

TH134

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〔编辑 李 波〕