智能型阀门电动装置相关标准规定的分析与研究

　　介绍了国内外智能型电动装置的生产流通现状及主要智能型电装的技术指示情况，分析了我国智能型电装国家标准规定的主要内容，并陈述了制订该标准的体会。

1、概述

　　随着电子技术的进步，智能化技术、总线和网络技术取得了飞速发展，在阀门及其电动装置的生产和使用过程中，对自动化控制技术水平的要求也越来越高。智能化电装控制精度高，人机界面清晰方便，电装参数调整便利，可采用多种控制方式，可直接联网，是电装技术发展的最新成果。根据国内智能型阀门电动装置( 以下简称智能电装) 的生产现状，为了提高智能电装的设计水平，规范产品生产制造和使用，通过引进技术的消化吸收，经国家标准化管理委员会正式批准，制定了GB /T 28270 - 2012《智能型阀门电动装置》，2012 年12 月1 日执行。

2、性能分析

　　目前，国内智能电装的产品为引进( 仿制) 国外技术和自创的产品等，有些厂家稍加改进加一个显示器或加一个遥控器，就称其为智能电装，但真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为在实际使用上达不到智能电装的技术水平。关于智能电装的定义，目前没有一个统一的名称，分别被称为智能电装、非侵入式智能电装、智能型电装或智能一体化电装等。GB /T 28270 - 2012 标准中规定的名词定义为内嵌微处理器的控制单元，同时具有人机交互界面，运行数据记录、参数组态、故障自诊断和保护等功能，并可具有数字通信接口的阀门电动装置。

2.1、结构特点

　　(1) 机械结构简单。智能电装使用专用电机，其输出轴前端为蜗杆，省去了传统电装的机械结构，使整机结构简单轻便。

　　(2) 扭矩传感器测量力矩。传统的机械式电装力矩控制使用碟簧加微动开关，力矩只能限定在一个数值，通常只能起一个保护作用。使用传感器，扩大了力矩的控制范围，增加了对阀门的操控性能。

　　(3) 使用增量编码器或绝对编码器测量位移，提高了位移测量精度。

　　(4) 使用遥控器或者开关进行现场设置。

　　(5) 多种形式的总线控制方式。

　　(6) 少数制造厂采用变频技术控制电机。

2.2、基本功能

　　(1) 配有内嵌微处理器。内嵌式微处理器是智能化的基础，能够使设备具有最基本的智能化能力。

　　(2) 人机交互界面。只有通过人机界面操作人员才能与设备交流，将需要的工作方式传导给设备，是基本智能化的外在形式。

　　(3) 数据记录。操作人员能够对以往发生过的工作情况，故障状态进行查询。

　　(4) 现场组态和故障自诊断。可以实现故障自检和现场组态，使智能电装适应多种现场要求，输出各种信号，使得设备工作状况能够反馈的更加完整。

　　(5) 数字通信接口。为智能化、网络化水平开设发展空间。

2.3、特征要素

　　(1) 在不开启罩盖的情况下，能通过人机交互界面对转矩、行程和输入输出信号等参数进行设定。

　　(2) 在不开启罩盖的情况下，通过人机交互界面对电装各种参数进行设置。规定不开盖设置，可有效地保持智能电装的密封性，这也是智能型装置的一个基本特征。

　　(3) 具有电源相序自适应功能。智能化电装必须具有自动调相的功能，杜绝由于相序改变引起的电机反转损坏电装的现象。

　　(4) 运行状态指示中具有不少于4 路开关量输出且不少于2 路电源掉电后其状态不改变和可选1路模拟量状态信号的输出( 通信控制时除外) 。

　　(5) 状态信号输出、远方和就地控制方式及其转矩与行程等均可在现场不开启罩盖的情况实施配置。

3、参数比较

　　国际上主要的智能电装为罗托克( 英国) 、里米托克( 美国) 、伯纳德( 法国) 及西博思( 德国) 等产品。国内外主要智能电装的技术情况及其基本技术参数标准规定的比较见表1。

表1 智能电装基本技术参数

4、国标介绍

　　随着总线和网络技术的发展，生产控制的信号传输都向着总线形式的方向发展。智能电装也应全部实现总线化，网络化。数字传输可以将阀门的所有参数精确的传送给总控机。但是，由于在现有的控制方式中，大量的存在着单机控制及PLC 控制方式。为了适应这种现状，智能电装增加与现有设备联系的界面。所以GB /T 28270 - 2012 中规定了4路开关量的输出要求。以便给单机和PLC 控制发送阀门的各种状态信息。虽然需要增加许多继电器，把数字信号改成触点信号，既提高了成本，又增加了故障率。特别是规定在有2 路电源掉电后保持状态的信号输出。如果掉电后，对阀门进行过手动操作，保持的状态并不能反应真实的阀门状态，但由于在大多数情况下，掉电后并不需要手动操作，此项规定也是出于考虑目前现状的一种方案。

　　标准中现场组态条款规定了智能电装能够达到的基本功能，还特地规定了免开盖的要求。阀门电装出厂时通常是能够保证密封性能的，但如果在现场调整时，打开了密封盖，就非常容易破坏密封性能。对于智能电装，免开盖调整是最基本的功能。设定免开盖的要求似乎多余，但是在实践中，确有使用原有技术加上一些数字显示来伪装成智能电装的现象。由于机械结构的电装在现场设定时必须开盖设置，为了明确阻挡这种现象，所以在国家标准中提出了免开盖的要求，这主要是出于考虑到国内目前现状，采取的一点措施。

　　另外，智能电装的一些新技术已经开始使用，但是考虑到目前我国智能电装的现状，在标准GB /T28270 - 2012 中对变频技术等未作规定。智能电装有一部分在调节阀上使用，在调节阀上使用的智能电装的电机控制有接触器、固态继电器和变频调速器。由于转动惯量的原因，在停止过程中，超调的现象经常发生。特别是高速、大口径调节阀在小区间中工作时，极易发生震荡。为了减少振荡，有时就不得不规定比较大的死区。在使用接触器控制时，切断与接通接触器的时间是随机变化的，虽然这种变化很小，但相对于小区间工作时，这种时间差异会导致控制的结果不确定。固态继电器的时间控制非常可靠，但由于阀门控制的流体压力和流速是在不断变化的，阀门的扭矩也相应改变，不容易使任何状态下的控制非常准确。变频技术的使用，使调节控制变得非常精确，变频技术和模糊技术结合，可以使调节非常迅速和准确，不产生任何振荡。变频技术对于阀门电装来讲，成本还是过高了。不过，随着电子技术的进步，成本的下降，变频技术将来很有可能会成为阀门智能电装的标准配置。

　　在标准中增加了试验项目。传统电装虽然也是机电一体化产品，由于采用的都是微动开关及电流表等分立元件，并不涉及微电子技术，只能算是一个初级的机电一体化产品。因此，在对电装的试验项目中仅采用了GB /T 3797 电气控制设备的标准。智能电装增加了内嵌微处理器的控制单元，使得智能电装变成精密的电子产品。增加了试验项目，如静电放电抗扰度试验，电快速脉冲群抗扰度试验，射频电磁场辐射抗扰度试验，射频场感应的传导骚扰抗扰度试验，电源端子骚扰电压试验，电磁辐射骚扰试验等。

5、结语

　　标准GB /T 28270 - 2012 仅规定了智能电装产品设计、流通及其使用中所必须共同遵守的规则与技术要求。对于采用不同方法、结构、原理及元件等可以达到智能电装要求的，标准中未作具体规定。标准中的一些规定项目是在传统电装生产企业所没有遇到过的，为传统电装置制造企业提高了技术要求，增加了产品设计和生产制造的难度。传统电装企业通过智能电装的生产，可以拓展技术提高的空间，对国内智能型阀门电动装置整体的技术进步也有很大的促进作用。