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引进LIMITORQUE技术SMC系列电动装置

[日期:2006-11-18] 来源:  作者: [字体: ]

1.概述

SMC
系列阀门电动装置是Limitorque阀门电动装置的主体,其技术是Limitorque技术的精华和集中体现。由SMC系列可派生出若干形式的电动装置 产品。
由于被驱动控制的阀门形式不同,Limitorque电动装置亦分为两种基本形式:
第一种用于控制多回转阀门,如闸阀、截止阀、隔膜阀等。
第二种用于控制部分回转阀门,如球阀、蝶阀、旋塞阀等。
在部分回转电动装置产品中通常又细分为组合式(亦称叠加式)和独立式(亦称整体式)两种结构型式。组合式是一级多回转产品和二级减速器的组合,独立式则是将整个减速系统设置在同一个主箱体中。实践证明,独立式部分回转电动装置是一个经济型产品,它虽然体积相对小,但组合式的很多优势它并不具备。所以在控制性能要求较高的工况条件多首选组合式产品。
Limitorque
电动装置属于高档次的产品,因而其部分回转产品多为组合式。
实际上,在多回转电动装置结构上亦有组合式的情况,最典型的是SMC系列与BA系列减速器的组合,这些会在下面详细介绍 

2.SMC系列多回转电动装置整体结构介绍
 SMC系列阀门电动装置根据输出转矩的不同即机座号不同分为四种机械结构型式。其中SMC--04SMC--03两种规格为相同结构,它们属于小转矩结构成品。SMC--00SMC--0SMC--1SMC--2四个规格为相同结构,它们属于中等规格产品。SMC--3SMC--4两个规格为相同结构,它们属于大转矩规格产品。SMC--5的结构形式与SMC--34接近,它是目前国内最大转矩规格的产品。
      
以下附图是上述不同机座号产品的轴测图或剖面图
    
(图20)是SMC--04SMC--03、整机零部件剖面图
    
(图21)是SMC--00SMC--0SMC--1SMC--2整机零部件轴测图。
    
(图22)是SMC--04SMC--03整机结构剖面图
    
(图23)是SMC--00SMC--0SMC--1SMC--2结构示意图。
    
(图24)是SMC--3SMC--4整机结构剖面图 。(该图实际上是SMB--3SMB--4的结构剖面,它与SMC的主要区别在于行程控制部分,其余均相同,因此用其做为参考)
      SMC--5
的结构较SMC--34要复杂,由于其使用很少,故不再提供其图示。

2.1 SMC--04SMC--03整机结构介绍
SMC--04
03两个小转矩规格电动装置采用了常规传动型式。电动机提供的动力由电机齿轮与蜗杆齿轮传至蜗杆、蜗轮,进而传递到驱动空心轴。驱动空心轴带动阀杆螺母使阀杆做上下运动完成阀门的启闭。(对于暗杆阀门驱动空心轴可使阀杆做旋转运动)
SMC--04
03的行程控制机构运动引自驱动空心轴上部的大伞齿轮,其传动型式为增速,这样对行程控制精度和调整精度的提高均有益。上述运动传入计数器结构并通过间歇齿轮等传递到旋转触点式开关以控制电动装置的行程位置。(SMC系列的行程控制机构有较多的触点可以完成阀门位置的信号反馈)。

点击小图看大图
SMC--04、03的转矩控制结构由转矩弹簧部套和转矩控制开关组成。转矩弹簧部套位于蜗杆一端。当蜗轮上的输出转矩达到一定值时会使蜗杆产生轴向力并压缩蝶形弹簧,造成蜗杆有一定位移。该位移通过蜗杆轴承座上的环状齿条驱动与其啮合的转矩开关轴齿轮进而带动转矩开关完成电动装置的转据控制。
SMC--04、03的开度指示结构位于行程控制结构触点开关的下部,它用于阀门位置的现场指针开度指示和阀门位置的连续电信号反馈。该机构主要是一组小模数齿轮,其速比范围通过配换可适合任何口径的阀门,即对不同口径的阀门均能做到开度指针满刻度指示。
SMC--04、03的行程控制结构与转矩控制结构在主箱体两侧布置。当产品带现场控制按钮时包容转矩开关的壳体(转矩开关箱体)较大,现场控制按钮灯盒位于上面。当产品是防爆型时,该处设置防爆型转矩开关部套。(有基本防爆型和整体防爆型两种)与普通型产品不同的是,防爆型转矩开关箱材料为铸铁(普通型为铸铝)并且其上设有防爆端子腔。行程控制一侧装有行程控制箱罩,其长度尺寸取决于行程控制结构的触点数量,即4R--2C或4R--4C。
SMC--04、03普通型产品的主箱体上有两个电缆进线螺孔,当成品为基本型时其接线端子板位于行程控制前部,并且触点开关上部的指形触片上亦有接线端子,用户使用十分方便。当成品为普通型带按钮灯盒时(即带现场控制按钮)其接线端子板设在转矩开关箱中,转矩开关箱上有两个进线螺孔。当产品为防爆型时,主箱体无出线孔,电缆进线要通过防爆接线盒即防爆端子板。(图20)与(图22)所示的是SMC--04、03普通型的基本型结构,因而其上并无转矩开关箱及按钮灯盒的结构,这点请读者注意。
SMC--04、03的公称转矩不同,属于不同机座号,但二者的法兰参数相同。(输出轴允许阀杆直径不同)二者的主要结构差异是电机的安装型式。SMC--04采用电动机内装式,即电动机定子、转子均放在电动装置的主箱体中,而SMC--03则采用独立机壳的电动机。(早期的SMC--03亦有内装电动机型式,而后则进行了改进,因为较大功率电动机不便采用内装式)从(图20)与(图22)可见其电动机是放在主箱体内的,因而它是SMC--04结构。

2.2. SMC--00、SMC--0、SMC--1、SMC--2整机结构介绍
前面曾提到SMC--00~2属于中等转矩规格的产品,因此它们的传动结构型式与SMC--04、03差异较大,这点从(图20)与(图21)、(图22)与(图23)的结构中可以看到。之所以SMC--00~2采用了与SMC--04、03不同的结构,主要是适合产品转矩增大后的一些特点,诸如手轮力、阀杆通径、零件工艺性、整机体积等等。
SMC--00~2的有些部件与SMC--04、03是通用的,如行程控制结构绝大部分零件、转矩开关绝大部分零件、开度指示等等,有些零件是相互借用的。
SNC--00~2与SMC--03、04结构的主要不同是:
a、行程控制结构运动的引出采用了8头蜗杆与小斜齿轮,8头蜗杆位于驱动轴上。该机构基本属于增速传动,可以保证行程控制及调整精度,并且传动平稳。
b、手动及手/电动切换结构设置在高速轴上,即蜗杆轴上。这时在输出转矩增大的情况下可不必考虑手电动切换力,并且手动操作时的手轮力相对小。由于手动操作通过蜗轮付,因此手动速比大使得手动时间加长。
c、SMC--04、03的蜗杆轴部套在蜗杆轴向力作用下整体移动。而SMC--00~2则不同。它的蜗杆与蜗杆轴为两件,其连接是渐开线花键。(关于蜗杆部套在后面的章节中将相信介绍)所以,SMC--00~2的蜗杆与转矩弹簧在轴向力作用下产生位移时蜗杆轴并不随之移动。该机构也属于Limitorque技术专利,它的主要目标是为了能方便的在高速轴上实现手/电动切换。
SMC--00~2的行程控制机构与转据控制结构也是分别在主箱体两侧布置。其普通型、带现场按钮灯盒型、防爆型产生的结构变化与SMC--04、03基本相同。
2.3 SMC--3、SMC--4整机结构介绍

SMC--3、4属于多回转电动装置中大转矩规格产品。实际上它与SMC系列的上一代产品SMB大规格产品基本相同。
在传动型式上SMC--3、4与中等转矩规格的SMC--00~2相近。但由于其蜗轮和输出轴的直径过大,已不便于使行程控制结构的运动由低速引起,所以SMC--3、4的行程运动引自蜗杆轴。另外,由于主箱体的体积过大,不适合行程与转矩控制结构分两侧布置,所以SMC--3、4的行程控制结构和转矩开关放在一个方形的控制箱罩内。
由于SMC--3、4的控制箱罩为方形平面密封,所以其户外性能要稍差于SMC--04、03和SMC--00~2。
由于SMC--3、4的控制箱罩上有电缆进线螺孔,(指普通型)当需要现场控制按钮时可在主箱体上部增设按钮灯盒部套。由于控制箱罩内腔空间较大,所以需要整体型时可放入交流接触器等电气件。
SMC--3、4防爆型产品是根据我国的实际使用情况进行再设计的,它与普通型在外形上差异较大。由于其用量较少故不再提供附图等。(图24)给出的是普通型SMC--3、4的整机结构剖面。
 
本章小节

在这一章中介绍了不同机座号SMC多回转电动装置的基本结构,并提供了产品的轴测图和结构图,通过对整体结构的介绍可以归纳出SMC系列电动装置主要由下列部分构成。
a、阀门专用电动机
b、蜗杆轴与转矩弹簧部套
c、驱动空心轴部套
d、行程控制部套
e、开度指示部套
f、转矩控制部套
g、手/电动切换和手动部套
h、其它

通过本章可对SMC系列不同机座号电动装置的整体结构有初步认识,为下面章节逐一讲解各部套基本结构及其功能、特点做好准备。

9.    典型电气控制原理图介绍
SMC系列电动装置电气控制原理是多种形式的,它可以向用户提供常用的基本控制原理,也可按用户的特殊要求进行接线或提供某些特殊功能。本章将以几种典型电控原理具体介绍SMC系列电气控制原理的基本情况。
9.1   基本型电控原理(1)
(图42)所示为基本型电控原理(1),由图中可见其行程控制机构只使用了两对常闭和两对常开触点,通常的4R-2C触点数已足够。其中的常闭触点SL4、SL8用于行程位置控制,与之同步动作的SL2、SL6 则用于行程位置指示。本电控原理采用了常闭大触点转矩开关,其触点SL0、SLC分别与SL4、SL8串联用于转矩控制或保护。转矩指示灯H1 、H2为 XD0型220V。本电控原理提供普通电位器RP1 做为开度电信号反馈元件。(其稳压系统视具体情况提供)电动装置电器腔有空间加热器RP1、RP2,产品无现场按钮。
(图42)所示的“用户接线”部分位于控制室内,我公司备有与之匹配的控制器。
9.2  基本型电控原理(2)
(图43)所示为基本型电控原理(2),它与(图1)的主要差别是增加了转矩开关的常开触点。这时其转矩指示灯为XDX-6.3V。我公司有与该电控原理匹配的控制器。
在实际使用中也可增设一只转矩指示灯将开、关转矩动作分别指示。
9.3    带现场按钮灯盒型控制原理(1)
(图44)所示为一种带现场按钮及指示灯的电控原理。它与(图42)所示基本原理的主要不同是增加了行程控制按钮SBO、SBC及指示灯HW2、HR2、HG2,上述增加部分均在电动装置上。在位于控制室的控制器上,增设了现场/远控转换开关QC2
(图44)所用的行程控制机构与转矩开关触点数与(图42)完全相同,如果将转矩开关换成(图43)型式,即增加转矩控制的常开触点也是可行的。
本控制原理的现场控制按钮为点动式。
我公司可提供与之向匹配的控制器。

 

9.4     带现场按钮灯盒型控制原理(2)
(图45)所示为另一种带现场按钮及指示灯的电控原理。它在原理上与(图44)不同的是,其现场电控按钮实现互锁,而(图44)为点动。这样不仅现场/远控转换开关QC2的型式与(图44)不同,并且在电动装置上增设了SBS停按钮。
(图45)控制原理所用的行程控制、转矩控制触点数与(图42)相同。它也可以利用第6章所述的多触点转矩开关以增加转矩控制的触点数。
对于(图44)(图45)所示的带现场控制型,它们的现场与远控的转换开关都位于控制室内。实际上,该转矩开关放在电动装置上更为合理,所以我公司还能提供转矩开关在电动装置上并且有锁的产品。
9.5     整体基本型电控原理
所谓整体型就是把交流接触器、热继电器、变压器等电气控制件设置在电动装置内部。这种型式制成防爆型很受石油储运工业系统的欢迎,因为它不仅可以减化控制室的有关设施,还可以相对减少控制电缆的芯数。
(图46)所示为整体基本型电控原理,图示中双点划线圈内元件在控制室,其余均在电动装置。(如果不需要远控只将动力电缆引入即可操作阀门)

 

本整体型电控原理的行程控制、转矩控制触点与(图42)相同,其转矩开关为常闭大触点,当然也可以根据用户的需要采用(图43)所示的转矩触点型式,即多触点转矩开关。
本整体型电控原理的现场/远控转换开关位于电动装置上,其现场控制按钮为点动,但也可以设计成互锁型。(图46)所示的整体型控制原理为我公司现有整体型控制原理中最为简单的一种。

9.6    整体型控制并可输出DC4~20mA信号
随着管道控制系统自动化水平的提高,很多用户提出电动装置能输出DC4~20mA信号做为阀门信号反馈。(图47)所示为一种可输出DC4~20mA信号的电控原理,并且是整体型式。从图中可见,变压器T以上的原理并无大的变化,只是所有行程、转矩及电源指示灯均为使用220V电压。电控原理中增加了VOT部分,它是输出DC4~20mA信号的主要电器件,这时的RP1采用精密电位器。
实际上,非整体型电控原理也可实现输出 DC4~20mA信号,但一般情况VOT是放在电动装置上。
9.7     自动调节型电控原理
我公司生产的自动调节型产品是采用阀门专用三相异步电动机或单向电动机驱动的执行机构,它可以是直行程或角行程。自动调节型产品可以接收由系统给定的4~20mA、0~20mA DC信号,或0~10VDC信号,另外,根据需要它也发出相应的电信号。
(图48)所示为一种SMC系列自动调节型电气控制原理。它所提供的EPC-02可以制成二次仪表也可以放在电动装置上。图中给出的RP1、RP3均为精密线绕电位器,其中RP3用于调节RP1用于发讯,上述两电位器应同步或为双联机构。图中给出若干行程用无源接点,可供用户选用。
(图48)可根据控制系统给定的 DC4~20mA信号变化范围自动控制阀门的开度。
本章小节
根据给出的典型的电控原理,本章介绍了SMC系列电动装置的基本控制型式。通过本章内容,可使读者了解SMC系列产品控制的概况,为产品选型中的电气控制选型打下基础。

SMC 系列电动装置基本参数

型 号
公称转矩

  N·m
公称推力  
  kN
允许阀杆
直 径
mm
(MAX)
最 小

传动比
最 大

传动比
整 机
参考重量
  kg
法兰号

ISO
SMC-04
108
35
26
18.47
90.64
40~45
F10
SMC-03
270
45
38
15.65
131.73
60~70
F10
SMC-00
491
89
50
11.10
145.50
100~110
F14
SMC-0
952
155
65
12.90
198.00
130~150
F16
SMC-1
1766
245
76
13.60
234.00
170~185
F25
SMC-2
2717
333
89
10.60
212.00
190~210
F30
SMC-3
5690
617
127
11.00
153.00
220~250
F35
SMC-4
9810
1078
127
13.40
148.00
270~290
F40
SMC-5
26487
159
73.00
228.00
320~350
F48

注:1. 上述参数供参考,选型时应依据我公司产品样本。
        2. SMC-5本身不承受轴向推力。若需要订货时应注明。
        3. 表中的SMC-3仅某些转速可达5690公称转矩值,一般情况为4905N.m。因为涉及传动件m数,    所 以选
        型时亦应注意。
        4. 法兰等效采用国际标准ISO5210/1~5210/3-1982

BA 系列手动装置基本参数

型 号
公称转矩

N.m
公称推力

kN

速 比

允许阀杆直径mm

(MAX)
可配一级
SMC
电动装置
法兰号
铜螺母
钢螺母
BA-0
735
98
3:1
55
45 键 12×8
SMC-04 SMC-03
F16
BA-1
1470
196
4.11:1
62
52 键 15×10
SMC-03 SMC-00
F25
BA-2
2940
343
6:1
85
70 键 18×12
SMC-00 SMC-0
F30
BAA-3
6000
617
6.1:1
128
SMC-0 SMC-1
F35


注:1. 上述参数供参考,选型时应依据我公司产品样本。
        2.  BA系列手动装置中还有BA-00规格,因其不适合与SMC系列组合故未烈入。
        (BA-00公称转矩较小)。
        3.  BAA-3型号与BA-0~2不同,是因为引进技术资料中并无该规格,BAA-3是在借鉴有关参数情况
       下自行设计的产品。
        4.从法兰号可见BA系列与SMC系列法兰尺寸相同,但公称转矩和推力不同,这点选型时应给予注意。
        5. 法兰等效采用国际标准ISO5210/1~5210/3-1982。
        6. BA系列伞齿轮减速器的传动效率一般不低压90%,最高可控95%计算。

HBC 系列手动装置基本参数

型 号
公称转矩

N·m
速      比
允许阀杆
直        径
mm
(MAX)
重 量

kg
可配一级

SMC电动装置
备注
H0BC
580
71:1
36
29
SMC-04
H1BC
1760
70:1
47
51
SMC-04 SMC-03
H2BC
2990
70:1
70
71
SMC-03
H3BC
7650
70:1
95
112
SMC-00
H4BC
17300
60:1
105
150
SMC-0
H5BC
26470
65:1
165
200
SMC-1
H6BC
62270
66:1
190
250
SMC-2 SMC-3

注:1. 上述参数供参考,选型时应依据我公司样本 。
        2. HBC系列法兰尺寸为非标,选型时应注意。
        3. 当某一规格输出转矩较高时有可能要选配较大规格的一级电动装置,但转速一般不超过1r/min,尤
       其对大转矩规格。
        HBC效率:H0BC~H3BC 一般为:23%~28%
                          H4BC~H6BC 一般为:33%~40%
SMC 系列电动装置用电动机功率及其转矩值



参考功率

kW
最大转矩(kgf.m)380V
额定转矩(kgf.m)380V
备                    注
设计值
保证值
20%最大转矩
40%最大转矩
1
0.04
0.125
0.154
0.025
0.050
SMC-04
2
0.08
0.250
0.308
0.050
0.100
·SMC-04
3
0.12
0.375
0.461
0.075
0.150
·SMC-04,SMC-03
5
0.20
0.630
0.770
0.130
0.260
·SMC-04 ·SMC-03
7.5
0.30
0.940
1.160
0.190
0.380
·SMC-04,·SMC-03,SMC-00
10
0.40
1.250
1.540
0.250
0.500
·SMC-03,SMC-00,SMC-0
15
0.60
1.870
2.30
0.370
0.740
·SMC-03,·SMC-00,SMC-0
25
1.10
3.120
3.840
0.620
1.240
·SMC-00,·SMC-0,SMC-1
40
1.50
4.990
6.140
1.00
2.00
·SMC-00,SMC-0,·SMC-1~2
60
2.20
7.490
9.210
1.50
3.00
·SMC-1,·SMC-2,·SMC-3
80
3.0
9.980
12.280
2.00
4.00
·SMC-2,·SMC-3,
100
4.0
12.480
15.350
2.50
5.00
·SMC-3,·SMC-4
150
5.50
18.730
23.040
3.750
7.500
·SMC-3,·SMC-4,·SMC-5
200
7.50
24.960
30.70
4.990
9.980
·SMC-4,·SMC-5
250
10.0
31.210
38.390
6.240
12.480
·SMC-5
350
13.0
43.690
53.740
8.740
17.480
·SMC-5
           1kgf ·m=9.81N ·m 备注中型号前有“·”,为该电动装置常用电动机功率。选用时允许适当提高一档电机功率。


                               SMC 系列Limitorque电动机电流值


磅一


参考功率

kW
额 定
堵           转
转 矩

kgf·m
电 流

A
转 速

r/min
转 矩

kgf·m
电 流

A
1
2#
0.08
0.05
0.51
1400
0.308
3.570
2
3#
0.12
0.075
0.66
0.461
4.620
3
5#
0.20
0.13
1.07
0.770
7.490
4
 
0.30
0.19
1.34
1.160
9.380
5
10#
0.40
0.25
1.72
1.540
12.040
6
15#
0.60
0.37
3.24
2.30
22.680
7
25#
1.10
0.62
3.53
3.840
24.710
8
40#
1.50
1.00
4.39
6.140
30.730
9
60#
2.20
1.50
5.93
9.210
41.510
10
80#
3.00
2.00
7.79
12.280
54.530
11
100#
4.00
2.50
10.59
15.350
74.130
12
150#
5.50
3.75
13.10
23.040
91.70
13
200#
7.50
4.99
17.20
30.70
120.40
14
250#
10.00
6.24
22.23
38.390
155.610
15
350#
13.00
8.74
27.80
53.740
194.60

注:电动机堵转电流为额定电流的7倍。
        1kgf·m=9.81N·m
        表中额定值为20%最大转矩。

SMC 系列电动装置不同传动比时的起动效率

型 号
1组
2组
3组
4组
5组
备注
速比
效率
速比
效率
速比
效率
速比
效率
速比
效率
SMC-04
18.47~39.46
0.30
46.00~67.23
0.30
90.62
0.27
 
 
 
 
 
SMC-03
15.65~28.24
0.48
31.70~70.20
0.33
72.38~131.73
0.23
 
 
 
 
 
SMC-00
14.64~28.70
0.45
30.71~111.80
0.33
110.60~205.40
0.24
 
 
 
 
 
SMC-0
12.86~25.20
0.45
25.71~93.60
0.30
96.67~150.80
0.25
155.00~241.80
0.20
 
 
 
SMC-1
13.91~26.25
0.45
27.82~87.50
0.30
90.67~170.00
0.23
178.25~232.50
0.20
 
 
 
SMC-2
10.86~26.19
0.45
27.03~85.00
0.33
87.66~155.00
0.23
158.40~220.00
0.20
 
 
 
SMC-3
11.05~27.77
0.55
25.74~43.00
0.50
35.88~110.19
0.33
98.45~153.19
0.27
138.18~215.00
0.23
 
SMC-4
10.13~32.30
0.55
33.62~48.45
0.50
51.80~124.95
0.33
131.82~147.90
0.30
152.15~219.30
0.30
 
                       


电动装置于闸阀选配表(仅供参考)

压 力
15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800  
1.0
 
 
 
 
 
 
 
2.5
5
5
10
10
15
15
20
30
30
45
45
60
60
60
90
120
120
 
 
 
2.5
 
 
 
 
 
 
2.5
5
10
10
15
15
20
20
30
30
45
45
60
60
60
90
90
120
180
250
250
 
6.0
 
 
 
 
 
2.5
5
10
10
15
15
20
20
30
30
45
45
60
60
60
90
120
120
180
180
 
 
 
10
 
 
 
2.5
5
10
10
10
15
15
15
20
20
30
30
45
60
60
60
90
120
120
180
250
250
 
 
 
16
 
 
 
2.5
5
10
10
15
20
20
20
30
30
45
90
120
120
180
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2