使用电动执行器自动化旧水闸

自美国早期的水和污水处理厂以来，市政当局和工业界一直在不断扩大和升级现有的工厂和分配基础设施，并建造新的设施。



但是，随着现有工厂的老化，使用了几十年而无需更换的闸门的执行器和控制装置可能会更快地过时，因为这种设备更加复杂且容易受到技术进步的影响。

30 或 40 年前的自动化设备和流程，尤其是流体动力系统，由于多种原因易受攻击。由于更换部件稀少，维修变得困难，这些部件可能已经过时或停产。此外，随着这些系统老化，它们需要越来越多的服务和维护。与此同时，自动化包的供应商可能已经停止交易或将生产转移到海外。

近年来，随着数字控制和改进诊断的集成，液压执行器和控制取得了显着进步。但是，有些市政当局过去曾遇到过维护问题，正在寻找不同的解决方案。

而且，即使是液压流体泄漏的最不可能的可能性也常常排除考虑这些类型的致动器。

一种流行的解决方案是用直接安装在闸门上的独立电动执行器完全取代旧的流体动力系统及其中央液压动力装置 (HPU)。这带来了一些技术挑战，但好处是显着的（图 1）。

流体动力操作的闸门通常采用线性气动或液压缸，活塞杆作为闸杆的一部分来升高和降低闸门。气缸产生的推力可以通过将多回转电动执行器替换为门杆的新的梯形螺纹部分来复制（图 2）。

这种执行器修改的技术挑战之一是由于旋转执行器输出的动作而施加到阀杆上的扭矩。这引入了一种必须受到约束的新力。但是这个问题可以通过几种方式来克服。

它是如何完成的

另一种方法是在阀杆上加工一个凹槽，用匹配的键安装到执行器上的特殊补充底座中。这可以防止阀杆旋转并包含靠近执行器的执行器扭矩。虽然这更昂贵，但它确实可以防止阀杆缠绕，并且无需更换阀杆底部的止推环。

中央 HPU 通常将蓄能器与电动液压泵结合使用。这些允许系统保持压力，而无需泵持续运行。如果蓄能器组设计有足够的容量，那么它会具有额外的好处，即能够存储足够的加压流体以在电力中断时打开或关闭闸门。

这种紧急操作对于传统的三相电动执行器来说并不容易。但是，存在一些缓解点。每个电动执行器都具有作为标准功能提供的易于使用的手动操作装置。在闸门上，行程可能很重要，因此市政当局通常配备便携式电动工具，以便在大型闸门上更轻松地操作。此外，许多工厂都有自己的备用发电机，用于关键设备，以防电网断电。

移除中央 HPU 通常可以为其他设备或控件腾出空间。单独的电动执行器本身非常紧凑，通常适合被更换的流体动力缸的占地面积。旧的大门控制面板通常位于专用建筑中的 HPU 附近。操作闸门时，可能无法直视，因此很难目视确认闸门位置。

好处/挑战

电动执行器是独立的，具有自己的集成电机启动器和控制电路。此外，它们还具有自己的本地按钮控件和发光位置指示器的优势。由于扭矩和位置传感器集成到执行器中，因此可以在本地显示器上即时读取扭矩和行程。该数据还可以存储在执行器中，以提供有关门操作的诊断信息。虽然可以在带有内部编码器的流体动力缸上实现全行程位置传感，但很难对现有的缸进行改造。

高压 HPU 系统需要专业人员进行日常维护和蓄能器压力检查。HPU 可能位于难以提供服务支持的远程站点，尤其是在非工作时间。相比之下，现代电动执行器是环境密封的，以确保内部电气和电子控制清洁干燥，因此维护要求非常低。

旧执行器到新执行器的物理更换需要接近门杆。这可能意味着浇口的脱水。但是，在阀杆较长的闸门上，液压活塞杆和阀杆下部之间通常有一个阀杆耦合器。这意味着当带有带键底座的带槽阀杆件与电动执行器一起使用时，只需要进入第一个耦合器，并且可能不需要完全脱水。

旧的液压缸安装支架可能适用于新的电动执行器；当然，它必须已经能够承受门的重量和座椅力。但是对于电动执行器，必须抵抗扭矩。如果它包含在凹槽键布置中，则无需考虑安装上的扭矩限制。但是对于替代安装，扭矩受下方闸门中的止推螺母限制，则执行器安装将需要包含执行器的全部扭矩。

随着美国的基础设施随着人口的增长而增长，供水和污水处理设施的维护也必须跟上步伐。工厂自动化是该图中的关键要素，这些改造有助于提高我们市政和工业用水和废水处理设施的生产力。