智能电动阀及其发展现状
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一、引言
随着机电一体化的趋势，以及微电子技术和计算机技术的发展，这些电动阀在使用中出现了越来越多的问题。如控制精度低、现场调试不方便、故障诊断方法不完善等，使原电动阀越来越不能满足现代工业发展的需要，将被淘汰。因此，有效改造重要的工业机械产品电动阀，提高其智能化程度，使其控制过程计算机化、数字通信功能、智能故障诊断处理、远程检测具有重要意义。
2.智能电动阀的研究意义
阀门的实际阀位只有三个位置：开关和中间位置。阀位由阀门电机的输出扭矩控制。目前，我国通常采用行程开关控制阀门电机和扭矩开关起保护作用的工作模式。然而，行程开关和扭矩开关通常安装在电动执行机构上，因此阀位信号不能直接从阀轴上获得，这使得阀位的指示值只是一个大致值，导致阀门关闭不严或打开不到位。输出扭矩选择过小难以启闭，容易电动烧毁；如果输出扭矩选择过大，一旦电动执行机构的控制失败，很容易损坏阀门的局部结构。因此，该控制模式不能直接控制阀门的开关和调整，控制精度相对较低。
另一方面，在这种工作模式下，直接行程截止阀和闸板的长期运动压迫管道内壁形成微凹槽，会导致阀门关闭不严，造成泄漏。泄漏是工业污染源之一。阀门泄漏会增加介质外流的消耗，增加成本，降低企业的经济效益。易燃、易爆、有毒、有害介质泄漏容易发生火灾、爆炸、中毒、人身伤亡等事故。强腐蚀性介质泄漏会加速工厂和设备的腐蚀速度，缩短使用寿命。因此，泄漏的存在严重威胁着安全生产，甚至使生产无法进行。因此，阀门的泄漏问题不容忽视。阀门泄漏的解决方案一直是从阀门开始的。优化阀门结构的设计，根据不同的工艺条件合理选择制造阀门的材料，提高阀门生产过程中的质量控制水平，并根据化工生产过程中的各种工艺条件优化阀门的选择。虽然这些方法可以有效地消除泄漏问题，但也可以通过改变阀门的电机反馈来有效地控制阀门位置。
3.电动阀智能研究的现状
1.电动阀门的智能研究现状。电动阀门由阀门和电动执行机构组成，但到目前为止，这两部分的生产仍由不同的制造商生产。制造商之间缺乏技术沟通，只是为了提高产品的质量，而忽略了整体两部分的完整问题。此外，虽然现在有了各种阀门的技术标准和电动执行机构的行业标准，但电动阀门的技术标准或标准在完整后并不统一。这些都导致了电动阀门的完整问题，缺乏相应的依据。另一方面，就电动阀门的结构而言，阀门的结构相对简单，而电动执行机构的结构相对复杂。因此，越来越多的人关注电动执行机构，并致力于提高其智能水平。忽视阀门本身的智能水平，使两者的智能水平发展不平衡，完整后的智能水平不高。
2.电动执行机构的智能研究现状。近年来，随着微电子、计算机、通信网络技术和机电一体化技术的快速发展，阀门电动执行机构发展迅速，一些国内外制造商推出了严重妨碍现场总线通信协议的智能电动执行机构。这些智能阀电动执行器采用微处理器系统，所有控制功能都可以通过编程实现。目前，国际国内先进的智能阀电动执行机构产品主要包括：
2.1 IQ智能电动执行器系列。英国罗托克（ROTORK）20世纪90年代，该公司推出了智能电动执行器（IQ与普通执行器相比，该系列具有以下特点：（1）方便的参数遥控设置功能。在投入使用前，只要使用制造商提供的专用设置工具，就可以对准执行器进行参数遥控设置。它不仅简化了设置工作程序，而且提高了设备的安全运行，特别是那些需要防爆的地方；（2）丰富的在线显示功能。采用液晶显示技术和内置液晶显示板，不仅能准确显示阀门开启、关闭状态和正常阀门开启，还能显示参数设置或执行器故障时的重要信息；
2.2 ONTRAC MOE700/MME800 系列智能电动执行器。该系列智能电动执行器是德国重庆川仪十厂H＆amp公司（现属ABB集团)引进推出。MOE700系列是数字调节-S2控制模式，MME800是一种连续调节-S4控制模式。采用机械自锁涡轮和蜗杆结构、三相电机变频驱动、智能监控和数字检测技术。其运行速度和扭矩可设置在线或离线宽范围内，标准化程度高。功能强大，使用简单，维护量小，配备不同的减速装置，可输出角位移（扭矩可达4万Nm)和直线位移(推力可达800KN），驱动各种阀体或挡板。
2.3 IKZL智能电动执行器。IKZL智能电动执行器由上海自动化仪表有限公司自动化仪表十一厂开发。采用现代高效单片MCU控制单元由外围芯片组成，接收统一的标准直流信号，最终驱动交流电机输出相应的直线位移。该机构可方便地与调节阀配套成自动调节阀，具有调节阀本身所需的各种动作转换功能，适用于电力、冶金、石油、化工、轻工业等工业部门。
上述智能阀电动执行机构的特点是：机电一体化结构逐渐取代组合结构，智能控制技术逐渐取代纯电子控制技术，通信技术功能逐渐取代无通信技术，数字控制模式逐渐取代传统的模拟控制模式，红外遥控非接触调试技术逐渐取代接触手动调试技术。
4.电动阀智能化的特点
市场需求和电动阀本身的发展使电动阀的智能过程是必要的。同时，机电一体化的趋势，以及微电子技术和计算机技术的快速发展，为电动阀的智能发展提供了技术保障。智能阀主要包括以下特点：
1.电动阀的通信数字化。智能阀电动执行机构采用电载波与上位机连接，电动执行机构接收上位机发送的数字信号，电动执行机构控制器根据收到的信号控制电动执行机构，使电动阀工作模式更加灵活。
2.阀门控制过程的计算机化。通常，执行机构根据来自控制系统的微处理器的控制信号驱动阀门，以调整阀门的开度来调整流量和压力。如果在电动执行机构中增加了智能控制伺服放大器，则增加了给定值控制功能。智能控制器的使用可以改变以往机械扭矩控制开关的动作值调整。
3.智能电动阀的故障诊断和处理。智能电动阀应具有完善的故障自诊断功能。通过在阀门电动执行机构上安装额外的传感器，可以在电动阀门的故障诊断中发挥作用。必要时，还可以在电路中设置各种检测功能，如智能电动阀可以识别负转矩，当发现控制指令与执行不一致时，可以立即控制接触器反接相序，实现相序同步；智能电动阀还可以检测三相电流，检测断开后立即停止阀电机。
4.整体结构的集成。在电动阀的智能化过程中，与阀门和电动执行机构的集成设计是分不开的。通过集成结构，在现场仪表中安装阀门的整个控制电路，大大简化了控制系统的设计、安装、操作和维护，减少了信号传输中泄漏和干扰对系统的影响，提高了可靠性。
五、结语
本文介绍了电动阀智能研究的必要性和可行性。根据电动阀智能化的现状，总结了智能电动阀的特点。目前，我国电动阀智能化建设与发达国家仍存在差距。因此，只有遵循电动阀智能化的特点，生产设计更高水平的产品，才能在国际市场占有一席之地。
随着机电一体化的趋势，以及微电子技术和计算机技术的发展，这些电动阀在使用中出现了越来越多的问题。如控制精度低、现场调试不方便、故障诊断方法不完善等，使原电动阀越来越不能满足现代工业发展的需要，将被淘汰。因此，有效改造重要的工业机械产品电动阀，提高其智能化程度，使其控制过程计算机化、数字通信功能、智能故障诊断处理、远程检测具有重要意义。
2.智能电动阀的研究意义
阀门的实际阀位只有三个位置：开关和中间位置。阀位由阀门电机的输出扭矩控制。目前，我国通常采用行程开关控制阀门电机和扭矩开关起保护作用的工作模式。然而，行程开关和扭矩开关通常安装在电动执行机构上，因此阀位信号不能直接从阀轴上获得，这使得阀位的指示值只是一个大致值，导致阀门关闭不严或打开不到位。输出扭矩选择过小难以启闭，容易电动烧毁；如果输出扭矩选择过大，一旦电动执行机构的控制失败，很容易损坏阀门的局部结构。因此，该控制模式不能直接控制阀门的开关和调整，控制精度相对较低。
另一方面，在这种工作模式下，直接行程截止阀和闸板的长期运动压迫管道内壁形成微凹槽，会导致阀门关闭不严，造成泄漏。泄漏是工业污染源之一。阀门泄漏会增加介质外流的消耗，增加成本，降低企业的经济效益。易燃、易爆、有毒、有害介质泄漏容易发生火灾、爆炸、中毒、人身伤亡等事故。强腐蚀性介质泄漏会加速工厂和设备的腐蚀速度，缩短使用寿命。因此，泄漏的存在严重威胁着安全生产，甚至使生产无法进行。因此，阀门的泄漏问题不容忽视。阀门泄漏的解决方案一直是从阀门开始的。优化阀门结构的设计，根据不同的工艺条件合理选择制造阀门的材料，提高阀门生产过程中的质量控制水平，并根据化工生产过程中的各种工艺条件优化阀门的选择。虽然这些方法可以有效地消除泄漏问题，但也可以通过改变阀门的电机反馈来有效地控制阀门位置。
3.电动阀智能研究的现状
1.电动阀门的智能研究现状。电动阀门由阀门和电动执行机构组成，但到目前为止，这两部分的生产仍由不同的制造商生产。制造商之间缺乏技术沟通，只是为了提高产品的质量，而忽略了整体两部分的完整问题。此外，虽然现在有了各种阀门的技术标准和电动执行机构的行业标准，但电动阀门的技术标准或标准在完整后并不统一。这些都导致了电动阀门的完整问题，缺乏相应的依据。另一方面，就电动阀门的结构而言，阀门的结构相对简单，而电动执行机构的结构相对复杂。因此，越来越多的人关注电动执行机构，并致力于提高其智能水平。忽视阀门本身的智能水平，使两者的智能水平发展不平衡，完整后的智能水平不高。
2.电动执行机构的智能研究现状。近年来，随着微电子、计算机、通信网络技术和机电一体化技术的快速发展，阀门电动执行机构发展迅速，一些国内外制造商推出了严重妨碍现场总线通信协议的智能电动执行机构。这些智能阀电动执行器采用微处理器系统，所有控制功能都可以通过编程实现。目前，国际国内先进的智能阀电动执行机构产品主要包括：
2.1 IQ智能电动执行器系列。英国罗托克（ROTORK）20世纪90年代，该公司推出了智能电动执行器（IQ与普通执行器相比，该系列具有以下特点：（1）方便的参数遥控设置功能。在投入使用前，只要使用制造商提供的专用设置工具，就可以对准执行器进行参数遥控设置。它不仅简化了设置工作程序，而且提高了设备的安全运行，特别是那些需要防爆的地方；（2）丰富的在线显示功能。采用液晶显示技术和内置液晶显示板，不仅能准确显示阀门开启、关闭状态和正常阀门开启，还能显示参数设置或执行器故障时的重要信息；
2.2 ONTRAC MOE700/MME800 系列智能电动执行器。该系列智能电动执行器是德国重庆川仪十厂H＆amp公司（现属ABB集团)引进推出。MOE700系列是数字调节-S2控制模式，MME800是一种连续调节-S4控制模式。采用机械自锁涡轮和蜗杆结构、三相电机变频驱动、智能监控和数字检测技术。其运行速度和扭矩可设置在线或离线宽范围内，标准化程度高。功能强大，使用简单，维护量小，配备不同的减速装置，可输出角位移（扭矩可达4万Nm)和直线位移(推力可达800KN），驱动各种阀体或挡板。
2.3 IKZL智能电动执行器。IKZL智能电动执行器由上海自动化仪表有限公司自动化仪表十一厂开发。采用现代高效单片MCU控制单元由外围芯片组成，接收统一的标准直流信号，最终驱动交流电机输出相应的直线位移。该机构可方便地与调节阀配套成自动调节阀，具有调节阀本身所需的各种动作转换功能，适用于电力、冶金、石油、化工、轻工业等工业部门。
上述智能阀电动执行机构的特点是：机电一体化结构逐渐取代组合结构，智能控制技术逐渐取代纯电子控制技术，通信技术功能逐渐取代无通信技术，数字控制模式逐渐取代传统的模拟控制模式，红外遥控非接触调试技术逐渐取代接触手动调试技术。
4.电动阀智能化的特点
市场需求和电动阀本身的发展使电动阀的智能过程是必要的。同时，机电一体化的趋势，以及微电子技术和计算机技术的快速发展，为电动阀的智能发展提供了技术保障。智能阀主要包括以下特点：
1.电动阀的通信数字化。智能阀电动执行机构采用电载波与上位机连接，电动执行机构接收上位机发送的数字信号，电动执行机构控制器根据收到的信号控制电动执行机构，使电动阀工作模式更加灵活。
2.阀门控制过程的计算机化。通常，执行机构根据来自控制系统的微处理器的控制信号驱动阀门，以调整阀门的开度来调整流量和压力。如果在电动执行机构中增加了智能控制伺服放大器，则增加了给定值控制功能。智能控制器的使用可以改变以往机械扭矩控制开关的动作值调整。
3.智能电动阀的故障诊断和处理。智能电动阀应具有完善的故障自诊断功能。通过在阀门电动执行机构上安装额外的传感器，可以在电动阀门的故障诊断中发挥作用。必要时，还可以在电路中设置各种检测功能，如智能电动阀可以识别负转矩，当发现控制指令与执行不一致时，可以立即控制接触器反接相序，实现相序同步；智能电动阀还可以检测三相电流，检测断开后立即停止阀电机。
4.整体结构的集成。在电动阀的智能化过程中，与阀门和电动执行机构的集成设计是分不开的。通过集成结构，在现场仪表中安装阀门的整个控制电路，大大简化了控制系统的设计、安装、操作和维护，减少了信号传输中泄漏和干扰对系统的影响，提高了可靠性。
五、结语
本文介绍了电动阀智能研究的必要性和可行性。根据电动阀智能化的现状，总结了智能电动阀的特点。目前，我国电动阀智能化建设与发达国家仍存在差距。因此，只有遵循电动阀智能化的特点，生产设计更高水平的产品，才能在国际市场占有一席之地。
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