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引进 LIMITORQUE 技术 SMC 系列多回转电动装置:整体结构、电控原理与全系列参数
来源:    发布日期:2026-10-01

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-04、SMC-03 两种规格为相同结构,它们属于小转矩结构成品;SMC-00、SMC-0、SMC-1、SMC-2 四个规格为相同结构,它们属于中等规格产品;SMC-3、SMC-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-3、4 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-04、SMC-03 整机零部件剖面图;(图 21)是 SMC-00、SMC-0、SMC-1、SMC-2 整机零部件轴测图;(图 22)是 SMC-04、SMC-03 整机结构剖面图;(图 23)是 SMC-00、SMC-0、SMC-1、SMC-2 结构示意图;(图 24)是 SMC-3、SMC-4 整机结构剖面图(该图实际上是 SMB-3、SMB-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-3、4 要复杂,由于其使用很少,故不再提供其图示。

(图 20)SMC-04/03 结构
(图 20)SMC-04/03 结构

(图 21)SMC-00~2 结构
(图 21)SMC-00~2 结构

(图 22)SMC-04/03 结构(剖面)
(图 22)SMC-04/03 结构(剖面)

(图 23)SMC-00~2 结构
(图 23)SMC-00~2 结构

(图 24)SMC-3/4 结构(剖面)
(图 24)SMC-3/4 结构(剖面)

2.1 SMC-04、SMC-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)。

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矩控制。

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。

SMC-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详细介绍)。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地在高速轴上实现手/电动切换。

SMC-00~2 的行程控制机构与转矩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。(图 24)给出的是普通型 SMC-3、4 的整机结构剖面。

本章小结 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。

(图 42)基本型电控原理(1)
(图 42)基本型电控原理(1)

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 42)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。

(图 43)基本型电控原理(2)
(图 43)基本型电控原理(2)

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。我公司可提供与之相匹配的控制器。

(图 44)带现场按钮灯盒型控制原理(1)
(图 44)带现场按钮灯盒型控制原理(1)

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。

(图 45)带现场按钮灯盒型控制原理(2)
(图 45)带现场按钮灯盒型控制原理(2)

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,因为它不仅可以简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。

(图 46)整体基本型电控原理
(图 46)整体基本型电控原理

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。

(图 47)整体型控制并可输出 DC4~20mA 信号
(图 47)整体型控制并可输出 DC4~20mA 信号

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。

(图 48)自动调节型电控原理
(图 48)自动调节型电控原理

本章小结 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-04108352618.4790.6440~45F10
SMC-03270453815.65131.7360~70F10
SMC-00491895011.10145.50100~110F14
SMC-09521556512.90198.00130~150F16
SMC-117662457613.60234.00170~185F25
SMC-227173338910.60212.00190~210F30
SMC-3569061712711.00153.00220~250F35
SMC-49810107812713.40148.00270~290F40
SMC-526487—15973.00228.00320~350F48

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 4905 N.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 ISO 5210/1~5210/3-1982。

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 铜螺母允许阀杆直径 mm 钢螺母可配一级 SMC 电动装置法兰号
BA-0735983:15545(键 12×8)SMC-04、SMC-03F16
BA-114701964.11:16252(键 15×10)SMC-03、SMC-00F25
BA-229403436:18570(键 18×12)SMC-00、SMC-0F30
BAA-360006176.1:1128—SMC-0、SMC-1F35

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 系列组合故未列入(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 ISO 5210/1~5210/3-1982。6. BA 系列伞齿轮减速器的传动效率一般不低于 90%,最高可按 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
H0BC58071:13629SMC-04
H1BC176070:14751SMC-04、SMC-03
H2BC299070:17071SMC-03
H3BC765070:195112SMC-00
H4BC1730060:1105150SMC-0
H5BC2647065:1165200SMC-1
H6BC6227066:1190250SMC-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

电机号参考功率 kW最大转矩 设计值 (kgf·m) 380V最大转矩 保证值 (kgf·m) 380V额定转矩 20%最大转矩 (kgf·m)额定转矩 40%最大转矩 (kgf·m)备注
10.040.1250.1540.0250.050SMC-04
20.080.2500.3080.0500.100SMC-04
30.120.3750.4610.0750.150SMC-04、SMC-03
50.200.6300.7700.1300.260SMC-04、SMC-03
7.50.300.9401.1600.1900.380SMC-04、SMC-03、SMC-00
100.401.2501.5400.2500.500SMC-03、SMC-00、SMC-0
150.601.8702.300.3700.740SMC-03、SMC-00、SMC-0
251.103.1203.8400.6201.240SMC-00、SMC-0、SMC-1
401.504.9906.1401.002.00SMC-00、SMC-0、SMC-1~2
602.207.4909.2101.503.00SMC-1、SMC-2、SMC-3
803.09.98012.2802.004.00SMC-2、SMC-3
1004.012.48015.3502.505.00SMC-3、SMC-4
1505.5018.73023.0403.7507.500SMC-3、SMC-4、SMC-5
2007.5024.96030.704.9909.980SMC-4、SMC-5
25010.031.21038.3906.24012.480SMC-5
35013.043.69053.7408.74017.480SMC-5

SMC 系列 Limitorque 电动机电流值

序号电机号参考功率 kW额定转矩 kgf·m额定电流 A额定转速 r/min堵转转矩 kgf·m堵转电流 A
12#0.080.050.5114000.3083.570
23#0.120.0750.6614000.4614.620
35#0.200.131.0714000.7707.490
47.5#0.300.191.3414001.1609.380
510#0.400.251.7214001.54012.040
615#0.600.373.2414002.3022.680
725#1.100.623.5314003.84024.710
840#1.501.004.3914006.14030.730
960#2.201.505.9314009.21041.510
1080#3.002.007.79140012.28054.530
11100#4.002.5010.59140015.35074.130
12150#5.503.7513.10140023.04091.70
13200#7.504.9917.20140030.70120.40
14250#10.006.2422.23140038.390155.610
15350#13.008.7427.80140053.740194.60

SMC 系列电动装置不同传动比时的起动效率

型号1组 速比1组 效率2组 速比2组 效率3组 速比3组 效率4组 速比4组 效率5组 速比5组 效率
SMC-0418.47~39.460.3046.00~67.230.3090.620.27
SMC-0315.65~28.240.4831.70~70.200.3372.38~131.730.23
SMC-0014.64~28.700.4530.71~111.800.33110.60~205.400.24
SMC-012.86~25.200.4525.71~93.600.3096.67~150.800.25155.00~241.800.20
SMC-113.91~26.250.4527.82~87.500.3090.67~170.000.23178.25~232.500.20
SMC-210.86~26.190.4527.03~85.000.3387.66~155.000.23158.40~220.000.20
SMC-311.05~27.770.5525.74~43.000.5035.88~110.190.3398.45~153.190.27138.18~215.000.23
SMC-410.13~32.300.5533.62~48.450.5051.80~124.950.33131.82~147.900.30152.15~219.300.30

电动装置与闸阀选配表(仅供参考)

压力 MPa \ 通径 DN152025324050658010012515020025030035040045050060070080090010001200140016001800
1.02.55510101515203030454560606090120120
2.52.55101015152020303045456060609090120180250250
6.02.551010151520203030454560606090120120180180
102.55101010151515202030304560606090120120180250250
162.5510101520202030304590120120180
252.55510101520202030306090120120180250500500
402.55510101520203030456090120180
64555510101020203030609090120180180250500800
100555101015202030456090120180250500500800
160510101515202030306090120

电动装置与截止阀选配表(仅供参考)

压力 MPa \ 通径 DN1520253240506080100125150200
25510102020304560
40510102030456090
6451010203045
1005101020304560
160510102030304590120180
3205102030454590120200400

电动装置与球阀选配表(仅供参考)

压力 MPa \ 通径 DN506080100125150200250300350
165510203050100250400600
4051020457512030060010001500
6410203060120200500100015002500

电动装置与蝶阀选配表(仅供参考)

压力 MPa \ 通径 DN10012515020025030035040045050060070080090010001200140016001800
2.512.512.512.512.5252550501001001002002004004004006009002500
6252525501001001002002004004004008002000200025003000
1025252550100200200250400400800100016002500
16252525255050180180200200400400400(对夹式蝶阀)(对夹式蝶阀)(对夹式蝶阀)(对夹式蝶阀)(对夹式蝶阀)

注:选配表中数值为电动装置配用电机号(见"SMC 系列电动装置用电动机功率及其转矩值"表),仅供参考,最终以产品样本为准。

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