电动阀门控制系统设计方式及系统结构分析

徐文胜

（浙江省特种设备检验研究院,杭州 310020）

在实际使用过程中总结经验、发现不足，充分利用新技术来提高电动阀门的智能化程度，最终提高电动阀门的工作效率，是电动阀门生产企业工作的重中之重，也是提高国民生产能力的一大助力。

1 电动阀门概况

1.1 电动阀门简介

电动阀门的组成包括：回转球阀（多为90°，也存在特殊的90°～180°）、旋塞阀、蝶阀以及其他设备。电动阀门的主要作用是控制阀门开启与关闭，其操作方式并不固定，既可以手动操作，也可以电动操作。电动阀门的优点有：结构简单、操作方式易懂、价格低廉、安全可靠及性能良好。电动阀门的主要应用方向：各种新建或者改造项目、风力、水利、煤气、燃气电能各种管道工程以及焦化煤气管网系统等。

1.2 电动阀门分类

1.2.1 液压传动阀门

液压传动阀门的主要优点包括：稳定性相对较高，可以在高速情况下保持正常启动与制动转向，还可以利用极其小的传动介质获取很大力矩[1]。其缺点有：体积较大，安装复杂，后期维修保养繁琐。除此之外，这种电动阀门并不适用于功率小的工作场所，目前这种阀门的应用并不是很广泛。

1.2.2 气压传动阀门

气压传动阀门的工作原理就是通过压缩气体来进行动力传递，最终实现控制信号的目的。气压传动阀门的优点主要体现在利用压缩空气作为介质，这种工作模式使得其防爆防火性能较好，为此应用前景很好。但是气压传动阀门同样有其缺点，主要是由于压缩空气的获取过程较为复杂，导致阀门的发展进程比较缓慢。

1.2.3 电动阀门

电动阀门是利用微电子技术来实现对阀门的控制，主要得益于当前国内电子技术的飞速发展。电动阀门主要由阀门电动装置和阀门两个部分组成，其优点主要包括：效率高、调速快、响应迅速以及操作简便。电动阀门操作过程不但可以通过人力完成，还可以通过先进的自动装置控制来完成。但是电动阀门也不是十全十美的，随着电子技术的不断进步，各种新的问题也随之涌现出来，阀门现场调试的难度不断增加，故障检修也由于缺乏经验而导致极其困难，电动阀门的发展程度远远跟不上智能工业的发展脚步，准确性降低的同时导致生产效率大大降低，在某种程度上拖拽了我国工业的发展[2]。

1.3 电动阀门的发展进程

在二十世纪50年代，国内对电动阀门的领域就开始有所涉猎，当时由于国内工业的发展急需引进这种先进的电动阀门。后来随着国民经济的不断进步，各行业对工作效率与工作安全性的要求在不断增加，电动阀门的应用范围在迅速扩张。但是在当时，电动阀门的需求远远要大于电动阀门行业的能力，其技术水平还停留在原地，产品落后、复杂、精度差、安装困难等各种问题都暴露出来，根本不可能满足较高的生产需求。后来随着经济的进步，电动阀门也逐渐从单一的机械结构转向了智能化的方向。随着电力电子技术被应用到电动阀门的行业中，电动阀门的控制系统终于得到了长足的发展与进步，在逐步克服了原有的各种问题的基础上，其功能更丰富、性能更优秀，可以应用的领域也更加广泛，最重要的是，电动阀门的成本也在进一步降低，这就意味着，电动阀门在满足工业发展需求的同时，自身的经济效益也在逐渐上升。

2 电动阀门控制系统设计方式

电动阀门的主要控制方式包括：就地控制，由操作人员进行电动阀门的人力开启或关闭；阀门控制，该控制方法是利用仪表面板上设置开度值，最大的优点就是可以进行故障的自动发现与警报；远程控制，由上位机发出控制命令之后，通信接口进行命令传达，最终执行电动阀门的开启或关闭[3]。

2.1 输入通道电路设计

输入通道的主要组成包括：位置检测信号、远端控制信号、现场参数整定。首先由相应的变送器检测开度值并进行信号反馈，再经由旋转电位器进行信号转化，使信号可以被系统所接受，最后利用调零、调满和调灵敏度电路，进行数据调整。

2.2 电动阀门控制系统软件设置

主程序，主要起到协调各子功能程序的作用。采样、滤波子程序，该程序主要是进行数学滤波工作，以及参数的实时采样。初始化子程序，在进行系统自检工作的同时，进行系统内的资源分配。数/模转换子程序，该程序主要进行电流信号—数字信号的转换。

通信子程序，主要负责各个程序之间的信息通信，并且进行参数转送。控制子程序，通过发出指令使各项机构工作，并驱使电机进行工作。显示子程序，该程序主要是显示电动阀门的实时运行状况。此外还包括键盘输入子程序以及故障报警子程序。

2.3 电动阀门控制系统硬件电路设计

电动阀门控制系统硬件电路包括前向采样通道；中央处理单元；后向控制通道；人机交互通道；通信接口。以上通道分别具有下列功能：前向采样通道主要负责进行电动阀门的信号采样，将开度信号转化后输送至中央处理单元[4]。中央处理单元在接受信号后进行数据的对比，并决定采取哪种控制策略来驱动电机。后向控制通道的主要任务是接受各种控制命令，主要起到配合作用。人机交互通道进行电动阀门的初始数值键入，实时监控电动阀门的运行状况，并进行实际开度值的实时显示。通信接口则通过现场总线接受控制命令，然后将各个阀门的参数传递给上位机。

3 电动阀门控制系统结构

电动执行装置的基础工作是为控制器设置各种信息，比如：过转距信号、控制器开关极限、加设滑动变阻器、加设闪光显示集中设备、设置操作回路的电压。

控制器主要分为两类，一种是控制器显示回路电压与操作回路电压相同，一种则是控制器显示回路电压与操作回路电压不同，这两种控制器出现差别的主要原因是变压器的存在与否[5]。通过研究两种较为典型的控制器，可以看出，开、关极限以及信号出现不同的数值变化时，就会导致执行装置、控制器二者不相匹配，需要进行线路调整，在线路调整时需要注意尽量选择效率最高且最便捷的调整方式。

4 结语

虽然国内对电动阀门的应用已经十分重视，但是相对于发达国家来讲，仍有一定差异，电动阀门在实际使用与推广过程中，仍然存在着诸多问题。随着电动阀门的应用越来越广，内容越来越丰富，相信我们一定可以在实际使用过程中总结宝贵经验，开拓创新，积极推进智能化，使电动阀门尽早摆脱各种控制问题，为国内工业发展奠定坚实的基础。