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NEWS CENTER國內外組合風閥執行器應用現狀
發布時間：
2017-10-09 17:24
風閥是工業流體控制系統（通風系統）中的一種調節機構，用于調節流體介質（空氣）的流量大小。根據其結構型式及作用可分類為組合風閥、單體風閥、防火排煙閥及其它。因此，風閥執行器也分為組合風閥執行器、單體風閥執行器、防火排煙閥執行器。地鐵、隧道通風因行業的特殊性（耐高溫、速度快）及行業本身發展年代較短，其所用風閥執行器也是幾十年才興起。
一、發展歷史
目前，國內地鐵、隧道通風行業用組合風閥執行器的廠商大多以前從事工控行業，組合閥執行器延續了工控執行器的技術特點，改造適應地鐵通風環境；單體風閥和防火排煙閥用執行器廠商大多從事曖通行業，水曖用執行器要防止閥門出現水錘需運行速度較慢，而風閥執行器需空氣流動快，防火排煙為保證安全需要動作更快。行業不同，產品特點不同導致技術領域不同，也由此導致國內幾乎無一家廠商將所有風閥執行器生產齊全。
國外廠商與國內情況大致相同，但因其公司技術、資金實力雄厚，跨行業技術滲透較快；不過由于歐州與國內目前地鐵、隧道行業應用標準不同，需求量不同，各國外廠商當前尚無一家專門針對國內此行業定制產品，致使國外很多產品不能在國內直接使用。
重慶廣達儀表有限公司自1996年成立以來，一直從事工業自動化系統用電動執行器的研發、制造與銷售。自2004年接觸地鐵、隧道行業開始，公司致力于研制專用的地鐵、隧道用耐高溫組合風閥執行器?，F擁用近20個專利技術，為國家高新技術企業，地鐵產品為國家高新技術產品。十余年來已在北京、上海、廣州、深圳、天津、南京、成都、合肥、南昌、南寧、蘇州、青島、烏魯木齊等50多條地鐵線廣泛使用，為國內知名品牌。
組合風閥執行器目前國內品牌有“重慶廣達”、“上儀流體”等；國外品牌“博力謀”、“霍尼韋爾”、“西門子”等。
二、產品特點
角位移電動執行器按結構型式主要分兩大類：多回轉式和部分回轉式；部分回轉式又可分為底座搖臂式、直連式。多回轉式主要用于閘閥、截止閥的開啟；底座搖臂式用于擋板、風門的開啟；直連式用于球閥、蝶閥的開啟；
1.結構型式的區別
多回轉式執行器因所驅動閥桿是直線位移，結構型式不適用于風閥；
底座搖臂式執行器可與底面直接相連，通過平面連桿機構同時驅動多個閥桿，適用于風閥；
直連式執行器與閥門直接相連，不需輔助連桿機構，適用于單體風閥。
當前國內幾家廠商的組合風閥執行器均采用底座搖臂式結構。國外品牌“博力謀”、“霍尼韋爾”、“西門子”等專做曖通行業的公司并無底座搖臂式結構產品，導致國內地鐵、隧道應用只要選用這類品牌均需風閥廠家自行制造高溫罩殼、支架、搖臂等零件將直連式再轉換為底座搖臂式結構。也就是說這些國際品牌產品只做為地鐵、隧道通風用組合風閥執行器的一個部件。
2.耐高溫的區別
前文已述，因進口產品均為通用型產品，而并非針對國內地鐵、隧道通風特點定制產品，其產品自身并不耐高溫，均需風閥廠家自行制耐高溫隔熱罩，但風閥廠家又無權將進口產品內部改造實施耐高溫措施。目前普遍做法是制做一個很大的高溫罩，將進口執行器完全包裹，而將聯接部分與手輪部分引出。因產品減速器部分無需耐高溫保護設計，這種做法成本較高，且二次拆裝，部分零件容易損壞，這也是風閥廠家不愿使用這種方案的主要原因。
重慶廣達儀表有限公司的DKJ耐高溫系列組合風閥執行器是針對國內地鐵、隧道組合風閥的特殊要求（環境溫度為280攝氏度下，正常工作一小時）而專門研發與制造。其產品結構及具體耐高溫措施如下：
(1)、產品主要部件
?。?）、方案說明
參見上圖，組合風閥執行器主要有減速器部件、手輪部件、電機部件、微動開關部件、繼電器盒部件及隔熱部件組成。
其中減速器部件與手輪部件在隔熱部件外；電機部件、微動開關部件及繼電器盒部件在隔熱部件內安裝。相當于電機部件、微動開關部件及繼電器盒部件與減速器部件之間增加了隔熱部件的隔熱墊零件進行隔離。
減速器部件與手輪部件均采用優質碳素結構鋼、合金鋼、鑄鐵等金屬材料制成。這保證了減速器部件與手輪部件在280度環境溫度下、一小時內可正常工作。
隔熱部件由隔熱墊、外罩、內罩及隔熱材料組成。隔熱墊為專用隔熱材料；外罩與內罩均為金屬材料。中間填充隔熱材料；經耐高溫試驗，此隔熱部件可保證當環境溫度在280度時，其內部溫度不高于110度。
電機部件的電機絕緣等級為B級，它在不高于130度的環境溫度下可正常工作。
微動開關部件的微動開關采用耐熱型開關，使用環境溫度為（-25 ～ +120度）。
繼電器盒部件是用鋼板制成的盒子，內部安裝有電機啟動電容和故障報警繼電器電路板。電機啟動電容為定制電容，使用環境溫度為-20 ～ +105度。故障報警繼電器電路板上電子元件均采用工業級，使用環境溫度為-30 ～ +105度。為保證其可靠性，在繼電器盒內腔，除故障報警繼電器電路板與電容外的空間均填充隔熱材料，實現二次隔熱。對外的接線端子臺安裝在繼電器盒部件上方，接線端子臺采用高級尼龍工程塑膠，使用環境溫度在不高于120度下正常工作。
在電機部件、微動開關部件及繼電器盒部件間所有連線均采用耐高溫導線，使用環境溫度為-65 ～ +200度。
總結以上措施，電機部件、微動開關部件及繼電器盒部件在隔熱部件內安裝，與使用環境進行一次隔熱。繼電器盒部件內的電機啟動電容、故障報警繼電器與使用環境進行了二次隔熱。從而保證了整機產品在環境溫度突然升至280度的情況下，可正常工作一小時。
綜上所述，重慶廣達組合風閥執行器因在設計之初就考慮了地鐵、隧道組合風閥的使用環境，其耐高溫方案實施成本低，無需風閥廠商二次拆裝，便于現場安裝等特點均優于以進口執行器為主要部件的組合風閥執行裝置。
3、運行速度的區別
因進口品牌執行器為通用型產品，但水曖系統與通風系統所用執行器因流體介質不同，無法做到執行器完全通用。如前所說的水錘效應在水曖系統中非常明顯，而通風系統中就可忽略。以博力謀的SY產品系列為例，因其主要與蝶閥、球閥相配用于水曖系統中，為防止水錘效應，執行器需要慢速旋轉。閥門口徑與閥門兩端壓差越大，水錘效應越明顯，需要執行器的輸出力矩越大，運行速度就越慢。
執行器的輸出功率與輸出力矩成正比，與運行速度成反比，故水曖系統用執行器因功率都較小而整機體積較小。而通風系統則與此相反。SY產品系列中輸出力矩在500Nm以下的執行器90度運行時間均小于30秒，而500Nm以上的均大于30秒，這即是水曖系統的特點所決定。
當前國內某些面積較大的組合風閥需要輸出力矩大于500Nm的執行器時，國外產品采取一臺組合風閥用兩臺執行器的方法，但因為機械連接、傳動與電信號等不可能做到完全同步而導致事故多發。
技術在發展、行業也在進步，隨著《排煙系統組合風閥應用技術規程》標準的實施，組合風閥驅動安全系數的提高，這種通用型執行器將更加不適合在地鐵、隧道組合風閥中使用。
重慶廣達儀表有限公司的DKJ耐高溫系列組合風閥執行器緊跟行業技術，從早期運行時間25秒，到現在90度運行時間20秒，輸出力矩從20Nm、40Nm、180Nm、250Nm、400Nm、600Nm、800Nm至1000Nm，規格齊全，方便客戶選用。
4、電機剎車的區別
對于交流電機來說，電機制動一般有阻尼制動、電磁制動、能耗制動、反接制動。前兩種屬于機械制動，一般用于微特電機；后兩者屬于電氣制動，一般用于大型設備的電機。
博力謀SY系列執行器采用阻尼制動，其原理如下：該電機輸出軸一端于齒輪連接將電機的力矩傳遞至減速箱，而另一端連接一塊圓形摩擦片，電機背面有幾顆（一般是四顆）尼龍柱通過彈簧壓在摩擦片上。當電機通電運行時，首先克服尼龍柱與摩擦片間的摩擦力，再將其余的力傳遞至減速箱。當電機斷電時，因尼龍柱與摩擦片間的摩擦力降低電機的運行慣性，并最終停止。
重慶廣達的DKJ系列組合風閥執行器采用電磁制動，其原理如下：電機軸與阻尼制動類似，一端為力矩輸出端，另一端連接摩擦片。將尼龍柱改為尼龍片，并與電磁鐵固定，并通過四根彈簧將尼龍片與摩擦片壓緊。當電機通電時，電磁鐵得電，將尼龍片與摩擦片分離；當電機斷電時，尼龍片受彈簧壓力與摩擦片壓接在一起，起到制動作用。
從原理上講，阻尼制動因尼龍柱與摩擦片始終壓接在一起，同樣的電機輸出功率，其消耗電能要較大。并且當電機長期使用后，因尼龍柱或摩擦片的機械磨損，電機的制動性能要降低。電磁制動的尼龍片只有在電機斷電時才與摩擦片壓接在一起，同樣的電機輸出功率，其消耗電能較小，且機械磨損也大大降低。
任何電動執行器的設計必須滿足機械鎖閉力的要求，也即當執行器電機斷電時防止執行輸出軸所驅動的調節機構來帶動執行器輸出軸及電機倒轉。這也是組合風閥滿足泄漏量要求，達到所需密封力，執行器設計的基本要素。阻尼制動因摩擦件長期接觸，且電機要克服此摩擦力運行，一般此制動力較小，且隨著電機運行，摩擦件長期磨損，此制動力會隨之減小，因此在后期會存在風閥密封不嚴的可能。這也是工控系統中阻尼制動的執行器配套軟密封閥門后期泄漏量大的原因。
5、手動操作區別
博力謀的手輪傳動部分設計在整個減速器的中間級，其手動至輸出間的減速比較小，轉動手輪可快速打開風閥，但所需手輪力很大，尤其組合風閥面積較大時，通過手輪來轉動風閥并使其密封幾乎不可能。
重慶廣達的DKJ系列組合風閥執行器手輪設計在高速級，手動操作時通過拉動離合器，手動齒輪直接與電機軸聯接傳動，無論何種情況，開啟、關閉風閥都很省力。
6、輔助功能的區別
當前國內地鐵、隧道通風系統，某些系統中會需要組合風閥執行器具務故障報警或三檔調節等功能。中國南北方氣溫變化較大，北方某些城市需要組合風閥執行器的工作環境溫度很低。在這些情況下，一種通用型產品更是無法滿足使用，必須針對某些城市，某些線路進行專門的設計。
重慶廣達的DKJ系列組合風閥執行器可根據客戶需求，故障報警功能、三檔調節功能、耐低溫功能，既可單獨選用，也可組合選用。在訂貨時還可備注風閥型式（立式、臥式）。本公司在出廠前全部按客戶需求調試，測試出廠，現場只需接線與微調即可，便于使用。
7、與國產執行器的比較
見右圖，該產品為工業自動化用普通型DKJ電動執行機構，是前蘇聯幾十年前協助中國開發的，中國最早期的電動執行機構，當年為全國統一設計。二十世紀中國工業發展緩慢，幾十年來被大量用于工業自動化領域，至今也仍有應用，國內這種產品的生產廠商也非常之多。
當前，國內幾家生產組合風閥執行器的廠家也大多借鑒了此產品的結構。除重慶廣達外的國內廠商對此產品僅針對地鐵、隧道應用的技術要求忽視了兩種產品因應用場合不同造成的操作不同。如工業普通DKJ產品是接收220VAC開關信號，反饋4 – 20mA模擬量電流信號，內部不帶凸輪及微動開關限位功能，零點和滿點信號調節電位器的調試方向向正上方設置。因電位器較小且方向向上，在產品調試中利用電機與手輪間的空間是滿足的。
地鐵組合風閥執行器必須帶限位開關及反饋開關，對其調試必須通過操作凸輪及微動開關。從上圖中可看出，普通DKJ產品上方是電機與手輪裝置，已沒有調試凸輪的空間（扳手空間），用戶只能從后方，也就是說必須爬著才能看清凸輪調試。這就是重慶廣達的產品較國內其他廠家的優越之處。
此外，其余廠家的產品這種結構在手動操作轉動速度快時，握住手輪的手經常碰到電機，產生損傷。重慶廣達的DKJ系列組合風閥執行器是建立在長期跟蹤客戶反饋，積累的大量經驗基礎上設計而成。將手輪部件移至執行器上方，即釋放了控制部件的空間，讓客戶調試方便，運轉手輪也不傷手，充分體現了人性化設計。國內同行廠家故障報警器不滿足地鐵三位端子的要求，其接線方式使用航空插頭不能滿足地鐵耐高溫要求，防護等級僅為IP54，重慶廣達可達到IP65。重慶廣達在產品研發、技術創新、制造實力、市場占有方面均比國內同行廠家具有領先的優勢。
以上針對地鐵組合風閥電動執行機構產品結構、性能及特點進行了比較分析。從戰略上考慮使用國產品牌有利于帶動產業鏈上下游聯動，拉動內需提高國產化率，支持民族工業的發展是十分有益的。而國內地鐵組合風閥電動執行機構重慶廣達品牌以其結構、性能優、可靠性好，使用維護方便，性價比高，業績突出，處于國內領先。
選用國內品牌由于價廉、質優、適用性好、無需全款提貨、實行滾動付款、資金使用成本低、無需風閥廠家改動、使用方便且售后服務快捷，所以深受國內風閥生產廠家喜愛。
重慶廣達自動化設備有限公司
2017年10月9日
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