基于振动和噪声的闸阀电传动装置选择

    1 概述

    电动闸阀主要由阀门和电传动装置两部分组成。阀门部分主要由阀体、阀盖、闸板、阀杆传动副和轴承等组成，在阀盖上设有位置指示器，控制阀门的开启或关闭。电传动装置主要由鼠笼三相异步电机和行星减速器两部分组成，通过电传动装置的正转或反转驱动阀杆实现阀门的开启或关闭。电传动装置是电动闸阀的主要部件之一，也是影响电动闸阀性能和安全可靠运行的主要部件。振动和噪声是电动闸阀的主要性能指标，为了提高电动闸阀的安全性和可靠性，使阀门在设计中实现最优的减振降噪效果，针对两种不同电传动装置安装到同一阀门组成电动闸阀进行振动和噪声分析，从而得出两种电动装置的差异，为闸阀选择安全可靠电传动装置提供了依据。

    2 测试系统

    2.1 试验布局

    电动闸阀的试验布局如图1所示。图中设置了坐标系，水平为X方向、垂直为Z方向，按右手坐标Y方向是离开纸面朝向纸外。三个方向分别放置了振动加速度传感器，用以测量三维方向产生的振动加速度。在距离电传动装置端盖的100mm处，放置声级计，用以测量开阀和关阀过程中产生的噪声。

    2.2 试验过程与测试系统

    针对电动闸阀在空载和加压情况下，各进行3~4次试验，试验过程产生的振动信号和噪声信号通过加速度传感器和声级计送入电荷放大器和电压放大器，放大后的信号输入A/D板进行模数转换，其输出的数字信号通过DSPS信号分析软件进行分析，对几次试验数据结果取平均值，得到最后结果。测试系统见图2。

1 声级计 2 X向振动加速度传感器 3 Y向振动加速度传感器 4 Z向振动加速度传感器

图1电动闸阀的试验布局

图2 测试仪器系统

    3 试验数据分析

    为了区别两种不同电传动装置的闸阀，分别定为A型电动闸阀和B型电动闸阀。对A型和B型闸阀分别进行了空载和加压试验。加压试验的压力保持在13.73MPa。信号采样频率为5120Hz。

    3.1 A型电动闸阀

    A型电动闸阀的空载有效数据为4次试验数据，分析数据量阀门关闭过程为17帧（每帧4096数据点，下同），阀门打开过程为12帧。加压有效数据为3次实验数据，分析数据量为阀门关闭过程7帧，阀门打开过程7帧。对空载和加压过程的振动有效值和噪声有效值进行比较（表1），可以得出：

表1 A型电动闸阀空载和加压过程的振动和噪声比较

    （1）空载比加压时振动和噪声大；

    （2）振动最大值出现在空载阀门关闭过程Z向，最大值为113m/s²。

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    3.2 B型电动闸阀

    B型电动闸阀的空载有效数据为4次试验数据，分析数据量阀门关闭过程为17帧，阀门打开过程12帧。加压有效数据为4次实验数据，分析数据量为关闭过程17帧，阀门打开过程12帧。对空载和加压过程的振动有效值和噪声有效值进行比较（表2）。可以得到：

    （1）空载比加压时振动和噪声大；

    （2）振动最大值出现在空载阀门打开过程Y向，最大值为2.461m/s²。

表2 B型电动闸阀空载和加压过程的振动和噪声

    3.3 分析对比

    对两种型号电动闸阀测试数据的有效值进行比较（见表3）。加压过程和空载过程的振动有效值的比较图见图3和图4。噪声有效值的比较见图5。

表3 A型电动闸阀与B型电动闸阀的有效值比较

图3 加压过程的振动有效值

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图4 空载过程的振动有效值

图5 噪声有效值

    通过比较可以得到：

    （1）B型电动闸阀的振动值远远大于A型电动闸阀，B型电动闸阀的振动最大值出现在阀门打开过程Y向，为2.461m/s²；

    （2）在阀门打开过程，B型电动闸阀的噪声值均大于A型电动闸阀。在阀门关闭过程，B型电动闸阀的噪声值与A型电动闸阀接近。

    4 结语

    通过对A型和B型两种不同电动装置的闸阀进行振动和噪声分析，当A型和B型两种电动装置价格相同的情况下，从安全性和可靠性方面考虑宜选择A型电动装置。如果价格不同，需根据客户要求权衡选择两种电动装置。此方法不仅用于部件的选择也可用于部件维修结果的检测。