1、1毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化暖通电动调节阀的结构设计一、选题的背景与意义随着社会的发展，人居生活条件的不断改善，人们对生活质量追求的不断提高，室内温度的舒适度成为了人们生活的一项基本要求，对于我国北方来说冬季供暖必不可少，但由于近年来的能源紧张，能源价格上涨，节能环保成为了未来供暖系统所必须面临的一个重要问题。目前民用供暖的方式主要是铸铁管道俗称暖气片供暖与地热管道供暖，商用的主要是中央空调的温度调节。现存的主要供暖方式主要存在能源浪费与温度调节能力不灵敏等的缺陷。供暖系统中的控制端主要是电动调节阀，因此为了达到节能环保低碳的未来经济模式，就必须对这一结构进行分析改进。二、研究的基
2、本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容1查找相关产品资料，对暖通电动调节阀的现状与发展进行了解概括，分析国内外现有暖通调节阀；了解电动调节阀的应用现状，应用领域，并对产品的驱动部分进行分析；通过参考资料了解它的工作原理与应用领域；了解交流电机的原理和用途，比较几种常见类型的优点和缺点，掌握双向交流同步电机在暖通阀中使用特点。2对现有产品进行分析，弄懂其各部分的功能，原理与传动关系，以及暖通电动调节阀在整个供暖系统中的作用；掌握双向交流同步电机的工作原理，并与其他类型电机进行比较，得出其优势所在；分析暖通阀的开关量与模拟量控制的差别，完成本课题调节阀的设计；3完成齿轮的设计计算，实现暖通电动调节
3、阀的产品设计，完成三维建模，画出装配图和零件图。主要解决的问题由于现在使用的暖通电动调节阀仍然存在这样或者那样的缺点与不足，主要表现在，调节能力不够灵敏致使室内温度不够舒适，影响居民生活质量，并且造2成大量的能源浪费，与我国目前的节能低碳的经济发展方向不一致；另外对产品的设计进行改进，降低成本，增加可靠性。4研究的方法与技术路线暖通电动调节阀在整个供暖系统中的地位与作用通过查找阅读国内外有关供暖系统案例的分析研究设计等内容了解。暖通电动调节阀的调节原理对现有的各种不同类型的产品进行分析了解，弄懂它的工作原理，了解其中各个零部件的作用；分析交流电压同步电机的工作原理与优点；齿轮调速机构系统的啮合
4、润滑情况；电动调节阀的控制与反馈电路。三、研究的总体安排与进度120102011第一学期第12周下达毕业论文参考选题。第13周查找资料，确定选题。第14周学院下达毕业论文指导教师。第15周确定选题，指导教师初次指导完成毕业论文任务书、开题报告书。第16周收集资料，写出文献综述，并于12月20日之前交由指导老师检查。第17周进一步收集资料，修改提纲，形成较详细的提纲。220102011年第二学期暖通电动调节阀产品分析概述工作原理分析问题的改进措施交流电压双向同步电机齿轮调速反馈系统3第1周至第8周确定每个部分的机械结构设计方案，边设计边画图，写出初稿。第9周将毕业论文初稿交指导教师审阅。第10周
5、至第11周修改毕业论文。第12周毕业论文定稿并誊抄完毕。第13周至14周答辩小组传阅本组论文。第15周（具体日期另定）毕业论文答辩。第16周院答辩委员会评定论文成绩。参考文献1倪浩翔淮北某煤矿供暖节能项目分析淮北职业技术学院学报J2010,931321332黄奕沄,张玲空调水系统电动调节阀实际工作特性及选型探讨J制冷与空调,2006,6395993王晓松暖通空调水系统电动调节阀选型方法J中国住宅设施,2008,256594刘喜兵如何解决住宅供暖中的分户计量问题J中国科技博览,2010,23535陈宝林，刘建红，顾毅康，胡育文同步电机双功能系统单相交流励磁的研究J南京航空航天大学学报,2003,
6、3566216246王红娟保温球阀的改进J机电信息,2010,121967姜雪婷变频器在交流电机调速系统中的应用J科技资讯,2010,6,27288刘洪文变频调速技术在节能领域的应用J防爆电机,2010,34538409CPLIU,GRJENG,WCCHEN,MCTSAI,KTWU,YDYAOMAGNETISMANDMAGNETICMATERIALSJ3102007E910E91210VLADIMIRMIJAKOVSKIAPPLIEDTHERMALENGINEERINJ2920092579258211NURDANYILDIRIM,MACITTOKSOY,GULDENGOKCENPIPINGNE
7、TWORKDESIGNOFGEOTHERMALDISTRICTHEATINGSYSTEMSCASESTUDYFORAUNIVERSITYCAMPUSJENERGY43520103256326212KRZYSZTOFWOJDYGAANINFLUENCEOFWEATHERCONDITIONSONHEATDEMANDINDISTRICTHEATINGSYSTEMSJENERGYANDBUILDINGS,4020082009201413AELMAGRI,FGIRI,AABOULOIFA,FZCHAOUIROBUSTCONTROLOFSYNCHRONOUSMOTORTHROUGHAC/DC/ACCONV
8、ERTERSJCONTROLENGINEERINGPRACTICE,18201054055314GILLGRICHARDSESTIMATINGINDUCTIONMOTORSHAFTSTRESSTRANSIENTSUNDERSHAFTRESONANTANDDETUNEDCONDITIONSJELECTRICPOWERSYSTEMSRESEARCH45199812913415OLEKIEHN,MATTHEWCTRESCHGAPJUNCTIONSANDMOTORBEHAVIORJTRENDSINNEUROSCIENCES,2002,22510811516KRZYSZTOFWOJDYGAANINFLU
9、ENCEOFWEATHERCONDITIONSONHEATDEMANDINDISTRICTHEATINGSYSTEMSJENERGYANDBUILDINGS,2008,40200920145毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化暖通电动调节阀的结构设计1、供暖系统的发展概况随着社会的发展，人居生活条件的不断改善，人们对生活质量追求的不断提高，室内温度的舒适度成为了人们生活的一项基本要求，对于我国北方来说冬季供暖必不可少，但由于今年来的能源紧张，能源价格上涨，节能环保成为了未来供暖系统所必须面临的一个重要问题8。11北方的供暖形式北方气候冬季漫长寒冷，供暖是保障人民正常生活的基本需求，目前北方的
10、供暖都是集体供暖，主要形式为铸铁散热器供暖，与地热管道散热两种。这两种方式的采用很大程度上满足了居民的采暖需求，可以让居民过上一个温暖的冬季3。但是这也存在着一些问题比如，供暖形式单一，温度调节能力差，灵敏度不高，舒适度欠佳22。有事由于室内温度过高而不得不开窗通气降温，给人民的生活造成了一定的麻烦，而且由于国家科学发展观的指导以及节能减排政策的出台21。未来的供暖方式一定会发生一次变革，主要朝着节能环保高效舒适的方向发展4。12中央空调的使用商用供暖主要表现在大商场以及百货大楼中的中央空调的使用，中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50。
11、由于中央空调系统都是按照最大负载并加一定的余量设计的20，而实际上在一年中，满负荷运行最多只有十多天，其结果是造成大量的能源浪费，增加了商业运营的成本，降低了利润，并且由于中央空调的温度感应不够灵敏以及建筑物内部空间巨大，致使温度调节能力差2。为了能够节能环保，迎合低碳经济的发展要求就必须解决以上的一些问题，这就要求对供暖系统的控制系统进行改进，整个供暖系统中的控制主要通过电动调节阀进行控制，因此本文主要对电动调节阀的一些结构设计进行一些分析改进65。13供暖机构的改进下面是针对文献中的一件系统改进进行分析。下图为淮北某煤矿供暖节能项目分析1。图1改进前的系统流程图2改进后的系统流程矿内选用1
12、台SJZQIIIN一35一B3E高效智能汽水换热器，蒸汽压04MPA，耗汽量521TH，换热量3500KW。家属区内选用3台SJZQIIIN一98B3E高效智能汽水换热器，蒸汽压力04MPA，耗汽量428TH，换热量30100KW。工业广场内的3台锅炉和家属区内的两台锅炉拆除。另外对除需用汽之外的系统全部改为热水采暖19。2电动调节阀电动调节阀又名电动控制阀，电动调节阀是一种应用于自控系统的具有调节7功能的阀门，电动调节阀由电动执行机构和调节机构（阀门）组成6；执行机构是气动调节阀的推力部件，它根据控制信号压力的大小产生相应的推力，作用调节阀动作，达到调节介质的压力、流量、温度等目的。21电动
13、调节阀的结构电动调节阀主要由阀体，开关，控制电路，组成。阀体主要有球阀，蝶阀，柱塞阀，闸阀等等1828。蝶阀的特点是启闭速度较快，结构简单，造价低廉，但是严密性和承压能力不好。闸阀具有以下优点流体阻力小,1密封面受介质的忡刷和侵蚀小。2开闭较省力。3介质流向不受限制,不扰流、不降低压力。4形体简单,结构长度短17，制造工艺性好，适用范围广。闸阀的缺点如下1密封面之间易引起冲蚀和擦伤，维修比较困难。2外形尺寸较大，开启需要一定的空间，开闭时间长。3结构较复杂。球阀的特点和闸阀相似，但是，受体积和开闭阻力的限制，很难做到大口径727。球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封
14、面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用16。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。22工作原理通过接收工业自动化控制系统的信号来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。实现自动化调节功能。动作原理电机电源220VAC或者380VAC，控制信号为电流大小，阀里面有控制器，控制器把电流信号转换为步进电机的角行程信号，电机转动，由齿轮，杠杆，或者齿轮加杠杆15，带动阀杆运作，实现直行程或角行程8。反馈原理电机运行，通
15、过齿轮运转，由三接头的滑动变阻器输出阀门的定位信号，此外还有三根线的限位信号全开，全开，公共线269。23电动调节阀的应用电动调节阀主要应用于电力、化工、冶金、环保、水处理、轻工、建材等工8业自动化系统领域。现在以OUMENSMSBA03系列球阀驱动器为分析对象进行分析。MSBA03系列球阀驱动器采用双向控制，配装MSBV系列的球阀后，能调节冷、热水的流量14，广泛用于中央空调、采暖、水处理、工业加工行业等系统流体控制。可接受DC010V、DC210V、DC020MA、DC420MA的控制信号输入，比例式控制，提供DC010V的反馈信号输出，反映驱动器的相对位置。产品采用交流电压双向同步电机对
16、阀的开关量进行步进控制，可以达到090的精确控制，最小控制量为10的开关限位调节功能2510。电动机与阀体之间采用齿轮驱动，能够做到高精度准确无误差的控制，此外此装置还采用了手动调节，可以实现自动与手动两种调节功能。3双向交流同步电机电动调节阀的输出很难用一个准确的数学模型来描述，但可以准确地测量。针对这一特点，双向交流同步电机的步进式控制不直接对输入信号进行响应，而是分若干个固定的步长，根据每次的测量结果使输入指令信号一步一步地逼近设定量11。通过合理的控制参数设置，该方法使控制对象运行平稳，适用于对响应速度要求不高的流量或压力的跟随或稳定控制。31双向交流同步电机的组成一种双向可控的单相交
17、流永磁同步电动机包括永磁转子、线圈、定子铁芯，电机效率高，起动性能也好，而且电机效率高、功率大。32双向交流同步电机的原理双向交流同步电动机是一种恒速驱动电动机，其转子转速与电源频率保持恒定的比例关系，被广泛应用于电子仪器仪表、现代办公设备、纺织机械等12。同步电动机属于异步启动永磁同步电动机，其磁场系统由一个或多个永磁体组成，通常是在用铸铝或铜条焊接而成的笼型转子的内部，按所需的极数装镶有永磁体的磁极。定子结构与异步电动机类似23。当定子绕组接通电源后，电动机以异步电动机原理起动动转，加速运转至同步转速时，由转子永磁磁场和定子磁场产生的同步电磁转矩将转子牵入同步，电动机进入同步运行。33双向
18、交流同步电机与单向交流同步电机的比较9单向交流同步电机使用交流电源，实现单向转动，实现对系统的开关控制，结构功能单一，成本低24。双向交流同步电机具有扭矩大双向转动的特点，可以实现对控制的灵敏度更高的要求，实现对系统的精确控制与调节，更能满足人们对工业产品智能化的要求13。参考文献1王红娟保温球阀的改进J机电信息,2010,121962姜雪婷变频器在交流电机调速系统中的应用J科技资讯,2010,6,27283刘洪文变频调速技术在节能领域的应用J防爆电机,2010,34538404陈焕良单向金属密封球阀J阀门,2006,142435胡春玉,胡育文电磁式无刷交流同步电机起动过程仿真研究J中国电子商
19、务,2009,690916白洪光,曲思民,吕海晶电动调节阀的步进式控制J山东冶金,2008,53054567高慧,侯晓辉管道球阀密封原理及泄漏分析油气储运J油气储运,2006，25357608倪浩翔淮北某煤矿供暖节能项目分析淮北职业技术学院学报J2010,931321339黄奕沄,张玲空调水系统电动调节阀实际工作特性及选型探讨J制冷与空调,2006,63959910王晓松暖通空调水系统电动调节阀选型方法J中国住宅设施,2008,2565911刘喜兵如何解决住宅供暖中的分户计量问题J中国科技博览,2010,235312赵云,李叶松双轴交流同步电机伺服系统设计J电力电子技术，2009，43（3）3
20、63813陈宝林，刘建红，顾毅康，胡育文同步电机双功能系统单相交流励磁的研究J南京航空航天大学学报,2003,35662162414王浩然正确使用电动调节阀J电工技术,2008,4585915邱友龙简述供暖系统的节能减排中小企业管理与科技J2010,1022716CPLIU,GRJENG,WCCHEN,MCTSAI,KTWU,YDYAOMAGNETISMANDMAGNETIC10MATERIALSJ3102007E910E91217VLADIMIRMIJAKOVSKIAPPLIEDTHERMALENGINEERINJ2920092579258218SUNGHEEKIM,ROBERTDFRISI
21、NA,DROBERTFRISINAEFFECTSOFAGEONSPEECHUNDERSTANDINGINNORMALHEARINGLISTENERSRELATIONSHIPBETWEENTHEAUDITORYEFFERENTSYSTEMANDSPEECHINTELLIGIBILITYINNOISEJSPEECHCOMMUNICATION,20064885586219BCMECROW,AGJACKEFFICIENCYTRENDSINELECTRICMACHINESANDDRIVESJENERGYPOLICY,2008364336434120GILLGRICHARDSESTIMATINGINDUC
22、TIONMOTORSHAFTSTRESSTRANSIENTSUNDERSHAFTRESONANTANDDETUNEDCONDITIONSJELECTRICPOWERSYSTEMSRESEARCH45199812913421OLEKIEHN,MATTHEWCTRESCHGAPJUNCTIONSANDMOTORBEHAVIORJTRENDSINNEUROSCIENCES,2002,22510811522ASQUALEGFRISINA,ANTHONYSCLAFANINALTREXONESUPPRESSESTHELATEBUTNOTEARLYLICKINGRESPONSETOAPALATABLESWE
23、ETSOLUTIONOPIOIDHEDONICHYPOTHESISRECONSIDEREDJPHARMACOLOGY,BIOCHEMISTRYANDBEHAVIOR,74200216317223FMLESLIE,KAGALLARDO,MKPARKNICOTINICACETYLCHOLINERECEPTORMEDIATEDRELEASEOF3HNOREPINEPHRINEFROMDEVELOPINGANDADULTRATHIPPOCAMPUSDIRECTANDINDIRECTMECHANISMSJNEUROPHARMACOLOGY,42200265366124GORDONBLACKBURNMUN
24、RO,TRACEYDICKINSON,SUSANMFLEETWOODWALKERNONOPIOIDACTIONSOFLAMOTRIGINEWITHINTHERATDORSALHORNAFTERINFLAMMATIONANDNEUROPATHICNERVEDAMAGEJNEUROSCIENCERESEARCH39200138539025JUANAPOMARICO,ENRIQUEESICRE,DANTEPATRIGNANI,LORENZODEPASQUALEOPTICALBERSTRAINGAUGEBASEDONSPECKLECORRELATIONJOPTICSUNDERTHEELECTRICTH
25、EACTUALVALVEFUNCTIONANDPOWERREQUIREMENTSSELECTTHEAPPROPRIATESYNCHRONOUSMOTORORSTEPPERMOTOR,SYNCHRONOUSMOTORANDSTEPPERMOTOR,ANDTHEPRINCIPLESANDDISTINCTIONSWAYGEARSELECTION,GEARSTRUCTURE,LAYOUT,INSTALLATIONANDCALCULATIONOFSPATIALARRANGEMENTOFCHECKINGMANUALCONTROLSYSTEMTHEORYANDTHEMECHANICALSTRUCTUREDE
26、SIGN,BOXDESIGNANDCALCULATIONOFSHAPEPARAMETERSREMOVETHEHARDWAREDESIGNANDANALYSIS,ASWELLASFLOWCONTROLCIRCUITDESIGN,ADETAILEDDESCRIPTIONOFTHESIGNALSENT,DELIVERYANDIMPLEMENTATIONOFTHEENTIREWORKPROCESS,ANDTHEANALOGSWITCHBRIEFLYTHEDIFFERENCESANDSIMILARITIESANDDIFFERENCESCOMPLETETHEDRAWINGSONTHEDRAWINGOFTH
27、EENTIREPRODUCTKEYWORDSHEATINGVENTILATINGSYNCHRONOUSMOTORMOTORIZEDMODULATINGGEAR15目录摘要13目录151绪论1611供暖系统现状16111大型建筑商用中央空调17112民用供暖系统1712电动调节阀的结构与节能19121电动调节阀的结构与作用19122阀体驱动电机类型20123电动调节阀的原理212电动调节阀的结构设计2221电动调节阀的整体设计2222驱动电机的选择22221同步电机22222步进电机2523机械结构设计26231齿轮的设计与计算26232齿轮系传动的结构分布30233手动控制结构设计313电动调
28、节阀的控制系统设计3431电动调节阀的控制原理3432开关量与模拟量功能分析3433系统控制流程图344总结与展望38参考文献39致谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。161绪论新世纪以来我国经济建设发展极其迅速，人民生活水平得到很大提高，但是与此同时也背负了巨大的代价，经济发展的可持续性与人们生活环境的可承受力之间的矛盾日趋尖锐，近些年来广大人民对环境问题的特别关注。这与经济的结构发展方式有着很大的关系。在认识到这些问题之后就要加快调整经济结构的步子、努力转变生产发展方式，如果生活环境被破坏，这样的发展方式是得不偿失的。转变经济的结构与发展方式就要做到科技进步，科学技术是第一生产力，只有坚
29、持节约、清洁、安全的发展方式，才能实现国家建设又好又快的发展。与此同时，全球气候变暖厄尔尼诺等全球性问题，受到国际社会得广泛关注和讨论。能源的消耗与浪费是造成这些问题的主要原因。而落后的供暖系统的能源浪费问题近年来引起了社会的极大关注，在这样一个背景下，供暖系统的节能环保成为人们日益关切的一个问题，这也正是本课题所研究的社会背景1。11供暖系统现状我国北方气候四季分明，冬季寒冷漫长，供暖是保障人民正常生活的基本需求，目前北方的供暖都是集体供暖，主要形式为铸铁散热器供暖，与地热管道散热两种。这两种方式的采用很大程度上满足了居民的采暖需求，可以让居民过上一个温暖的冬季。但是这也存在着一些问题比如，
30、供暖形式单一，温度调节能力差，灵敏度不高，舒适度欠佳。有事由于室内温度过高而不得不开窗通气降温，给人民的生活造成了一定的麻烦，而且由于国家科学发展观的指导以及节能减排政策的出台2。未来的供暖方式一定会发生一次变革，主要朝着节能环保高效舒适的方向发展。我国经济快速发展，各项经济建设取得巨大成就，但是也付出了巨大的资源和环境代价，经济的发展与资源环境承受能力的矛盾日趋尖锐，群众对居住环境污染问题的反应强烈。这种状况与经济结构发展不合理、增长方式不集约直接相关。如果不加快调整经济结构、转变经济增长方式，环境资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展的可持续性将难以为继。只有坚持节约、清洁、安
31、全的发展，才能实现经济又好又快的发展。同时，温室气体排放引发的全球气候变暖，备受国际社会广泛关注3。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气17候变化的迫切要求，同时也是我们应当承担的责任。111大型建筑商用中央空调商用供暖主要表现在大商场以及百货大楼中的中央空调的使用，中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的504。由于中央空调系统都是按照最大负载并加一定的余量设计，而实际上在一年中，满负荷运行最多只有十多天，其结果是造成大量的能源浪费，增加了商业运营的成本，降低了利润，并且由于中央空调的温度感应不够灵敏以及建筑物内部空间巨大，致使温度调节能力
32、差。112民用供暖系统北方民用供暖主要有铸铁散热器供暖，与地热管道散热两种。由大型供暖公司提供，每年都消耗大量的能源，在现在这样一种节能低碳环保的经济大环境下造成了大量的能源浪费5。在北方尤其是我国东北三省，冬季寒冷漫长，为了使广大居民冬季也能过上温暖舒适的生活，提高人居生活环境质量，室内供暖是必不可少的，但是时常由于供暖热量不能得到有效的控制，造成大量多余的热量进入室内，致使室内温度过高闷热。给居民生活造成了极大困扰与不便6。供暖热量的精确控制不仅可以提高人们生活环境的舒适度还可以有效的节约煤炭等不可再生能源。以下是两种不同的供暖散热方式的图片。图11铸铁暖气片18图12地热管道供暖居民居住
33、环境供暖问题，广泛存在并且涉及千家万户。经过长期的应用和考验，作为一项比较成熟的应用技术，随着科学技术的不断发展，集中供暖与其它与生活密切相关的技术一样，暖气供应技术也需要不断改革，发展与进步，使整个集中供暖系统安排设计更加合乎需求，系统的控制与运行更灵活，设备制造设计技术采用更加先进的方式，集约能源是暖通领域需要面对的一个现实问题，以适应未来建筑对能源节约的要求从。新世纪以来，由于能源组织结构发生了重大变化，建筑建造使用的由于收益及物业管理上的需要，也由于人们生活水平生活质量要求的提高而对热舒适度提出了更高的需求，特别是由于各地供暖费用等较为棘手的问题出现，使供暖系统的分户供热计量和分户供热
34、收费问题变得十分迫切。同时，如低温辐射电热膜供暖，各家各户设置燃气热水炉、电热水炉供暖等各种互相不同的供暖技术及相应产品开发的兴起7。供暖方式的多种多样化，是供暖技术发展方向与趋势的一种表现，人们针对各种不同实际使用情况和需求，对供暖方式有了多种选择8。正因为这种情况的存在，对传统的集中供暖方式无疑形成了很大的影响。但当前有一种现象值得我们去思考，在一些新设计的建筑房地产工程项目中，有的开发商不顾及工程的具体实际情况，对各种供暖方式不进行具体分析，更不做经济技术之间的比较，过度强调非集中供暖方式以便于实现分户热计量，如此便可解决供暖费的拖欠问题，有利于分户供热收费的特点9，而盲目采用，以致集中
35、供暖方式在这样的一个大环境下被忽视。甚至在高层民用住宅中，都采用了一家一户式的燃气热水炉供暖，给安全带来隐患。国家行政主管部门，也在不顾及能源的节约问题而在一味的推崇这种供暖方式10。这就使得我们不得不去去思考集中供暖有着各种各样的优势，包括集中供热在能源总的利用效率相对于各家各户的供暖方式更高、供暖质量和卫生条件也19较之更好、保护环境减少污染、防火及安全保障等都不是分户供暖可以相提并论的，以及一次性投资和长期运行低消耗等各种方面的优越性、事实上就都因为要引入分户供热计量和供热收费而不存在了，在建设部颁布的民用建筑节能管理规定中，已回答了这个问题。管理规定把“集中供热”列为国家鼓励发展的建筑
36、节能技术，明示新建建筑应设集中采暖系统。规定中同时指出，实施分户供热计量计费是实现建筑物节能环保低耗管理的一项革命性技术措施，研究分户供热计量和供热收费与坚持集中供暖包括集中供热的优越性，都是为了更好地实现建筑节能环保，二者的要求是完全一致的，不应该把二者相对立起来11，而由此可以看出电动调节阀的使用是必不可少的，对于现实的生活背景与发展趋势都是必要的12。12电动调节阀的结构与节能电动调节阀是由阀门电动装置和阀门组合成一体的管道附件，它可以接受运行人员或自动装置的命令，自动截断或调节管道中的介质的流量。电动装置和阀门本身都是独立的部件。为了保证电动阀门的工作性能良好，除了必须有性能良好的阀门
37、电动装置和阀门外，还应使二者能很好的协调工作。工业部门中应用的阀门种类很多，这里只讨论暖通系统中所需要用到的13。电动调节阀是通过接收工业自动化控制系统的信号来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。实现自动化调节功能的一种装置。主要应用于电力、化工、冶金、环保、水处理、轻工、建材等工业自动化系统领域。电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。随着工业领域的自动化程度越来越高，正被越来越多的应用在各种工业生产领域中。与传统的气动调节阀相比具有明显的优点电动调节阀节能，环保，安装快捷方便等优点14。尤其在热水供暖能系统中得到大量的应用。电动调节阀
38、的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经电动调节阀的相对流量与它的开度之间关系。电动调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性和抛物线特性等三种15。121电动调节阀的结构与作用传统机械控制金属密封球阀主要零部件有如图13所示左阀体、右阀体、球体、右阀座、弹性垫和阀杆等，左阀体上与球体接触部分，采用特殊工艺，加强20表面硬度，提高球体的耐磨性以提高阀体的工作可靠性，这种球阀的工作方式主要是由笑面管道内的球阀转动使管道关闭或者开启来控制流量16。右阀座不起密封作用，不需要进行表面密封硬化处理。图13单向金属密封球阀122阀体驱动电机类型电动调节阀广泛应用于水暖，化工，水处理，电力，冶金
39、，环保，轻工，建材等工业自动化系统领域。电动调节阀的所谓电动是由电流或者电压信号来进行控制的一个机电一体化产品，信号由传感装置获得，产生信号传递给驱动电机，驱动电机转动带动齿轮传动使阀体开启或者关闭。因此驱动电机是电动调节阀中一个至关重要的动力提供装置。驱动电机主要有，同步电机，异步电机，步进电机等几种类型。同步电机，是一种常见得交流电机。特点是稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系NNS60F/P，NS称为同步转速。若电网的频率不变，则稳态运行时同步电机的每分钟转动速恒为常数而与负载的大小无关17。异步电机电机的转速转子转速小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是
40、相同的。SNSN/NS，S为转差率。优点结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。缺点功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制件。在非超载的21情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个方波脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”18。123电动调节阀的原理单向金属密封球阀是在普通的二片式金属密封球阀的基础上进行改进。将左阀座与左阀体连在一起构成一体化阀座。球体与左阀体中的一体化阀座构成密封副。球阀在管道上的安装具有方向性，左端与下游管道连接，右
41、端与上游管道连接。在上游管道的流体流通压力及来自右边阀门座底端的挠性预紧装置的共同力的作用下，球体紧紧靠在左端阀体中，从而形成密封条件，使管道内的流体介质被阻隔。右端阀门底座紧紧对密封球体起着导向作用同时还起到一定的预紧约束。由于采用一体化的设计方案，不仅减少了阀门的内部零部件数量，又减少了阀门内部零件缝隙间的泄漏点，这样的整体设计阀座阻绝了管道内流体介质的泄漏。并且结构相对不复杂，密封能力也比一般的阀门要优良很多，工作运行更加稳定并且可靠。这种整体化设计的结球阀在特殊的工况条件下仍然可以可靠的工作，应用范围很广19。电动调节阀的驱动器主要有交流电压双向同步电机，交流电压单向同步电机。交流电压
42、双向同步电机与交流电压单向同步电机的主要区别是交流电压双向同步电机在改变接线方式即电流的通过方向时可以同时改变电动机的转动方向，并通过电动机开启时间的长短来控制介质的流通速度以达到控制热量的目的。电动调节阀是由电动驱动装置和机械结构阀门共同组成的机电一体化产品。它既是管道部件阀门，又是机电自动化部件电动调节装置。所以它除了必须满足管道流通中对于阀门的要求外，还必须满足工作应用过程中对于自动化装置的要求。电动调节阀主要使用电动机作为驱动部件。222电动调节阀的结构设计21电动调节阀的整体设计电动调节阀主要是由机械部分即壳体和齿轮传动部分，电路控制部分，驱动电机部分组成。机械部分的壳体是用来保护承
43、装内部零件的箱体，箱体主要分上下箱体组成，上下箱体由螺钉连接，箱体上并且附加一些固定零部件的轴座等。齿轮传动部分由于同步电机的转速较高，阀体开启90的时间在实际应用中30S到45S都是可以接受的，因此阀体的转速应该为05R/MIN到1/3R/MIN之间，因此传动比较大，故使用多级齿轮传动。由于通常设计齿轮传动中传动比I7并且为了使阀体更快的得到响应，故采用五级齿轮传动。图21暖通电动调节阀的剖视图22驱动电机的选择221同步电机同步电机和异步电机都是是常见的交流电机。同步电机的特点是稳态运行23时，转子的转速由所用的电流的频率决定，固定不变。转速大小有这样一个公式可以计算，转速60电源频率（H
44、Z）/电机极数（F）。如果所用电源的频率稳定不变，则正常工作时同步电机的转动速度固定不变由以上的公式决定和负载功耗的大小无关。异步电机就是电转子转动的速度与定子励磁产生的旋转磁场的转速不同步。这个转子的转动差与定子所产生的旋转磁场的转动速度之间的比率叫转差率。异步电机与同步电机的不同之处在于1、从转动速度方面来说，异步电机的转动速度只与负载的大小有关当然这也有一定的范围，而同步机的转速只与供应电源的频率有关。2、从电源方面来说，异步电机只是在定子外侧加上电压，而同步电机则要在转子和定子上都加上电压，此外永磁同步电机的转子靠永磁体来励磁，不需要外加的通电励磁，所以转子不需要加上电压，换句话说就是
45、异步机是单边励磁，同步机是双边励磁。3、从内部结构组成上来说，异步电机与同步电机的转子的结构也是不同的20。与其它类型的电机一样，同步电机也是由定子和转子两种主要结构组成的。按照不同的转动方式可以分为同步电机和转枢式同步电机两种。图22给出了最常见的转场式同步电机的结构模型示意图，图中定子的磁铁心的内圆均匀分布在定子槽内，交流绕组在结构槽内嵌放着，按一定规律排列并且三相对称。这种同步电机的内部定子又被称为电枢，定子铁心和绕组组合又称合称为电枢铁心和绕组21。气隙处于电枢内环与转子磁极之间，气隙层的薄厚和形状大小对电机内部磁场的产生与分布和同步电机的工作运行性能有很大影响22。除了转场式同步电机
46、之外,还有转枢式同步电机，两者的不同之处在于其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，在这个时候同步电机的转子就被当做电枢来使用。图22中用CZ,AX,BY三个在空间交错成120度均匀分布的线圈代表三相对称的交流转动绕组。图22同步电机结构24工作原理磁场建立通入直流工作电流，励磁绕组建立极性相间的励磁主磁场。载流导体充当功率绕组的三相对称的电枢绕组成为感应电动势或者感应电流的载体。切割运动原动机拖动转子旋转给电机输入机械能，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组相当于绕组的导体反向切割励磁磁场。交变电势的产生由于主磁场与电枢绕组之间的相对切割运动，电枢绕组当中将会产生
47、出方向和大小都按规律变化的三相对称交变电动势。通过引出线，就可以提供交流电源。感应电势的有效值WFKFNE444021感应电动势频率感应电动势的频率由同步电机的转速N和极对数P可以算出，即60PNF22对称性与交变性由于旋转磁场的极性相间，感应电势会极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。同步转速同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致23。我国电网的频率为50HZ，故有PPFN30006023如果要发电机供给电网50HZ的工作频率，发电机的转动速度就必须为某些固定值，这些固定值称为同步电机
48、的同步转速。例如两个极对子的电机的同步转速为3000R/MIN，4极电机的同步转速为1500R/MIN，依次类推。只能运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来24。运行方式同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机是同步电机最主要的工作用途，而当做电动机是同步电机的另一种重要的应用25。同步电动机可以调节功率因数，而在不需要调节速度的工作场合，则使用较大型的同步电动机就可以提高工作的效率。最近几年，在空调等的变频调速系统当中小型同步电机开始得到较多地应用。同步电机还可以应用25于电网当中作为同步的补偿机。这个时候电机不带动任何的机械负载，仅
49、仅是靠调节转子当中的励磁电流磁场向电源网络发出所需要的感无功功率，来调节改善供电网络功率因数，达到调节供电网络供电压的要求26。222步进电机将电脉冲信号即方波信号转变为机械转动角位移或线位移的一种经常使用的开环控制电机元件就是所谓的步进电机。在没有超过额定载荷的情况下，电机的转速、停止的位置由脉冲信号的频率和脉冲数决定，而不受其他环境和外界条件的变化的影响，即给电机加一个方波脉冲信号，电机就转过一个步距角。这种条件反射式的反应的存在，再加上步进电机无累积误差而只有周期性的误差等的特点。使得步进电机在速度、位置控制等自动化领域得到了广泛的应用。图23步进电机的组成结构驱动电机是电动调节阀中的动力提供装置，并且根据电动机的转速及扭矩功率等参数进行选择，电动机的转速决定多级齿轮传动的传动比，最终决定阀体的开启关闭时间，因此驱动电机的选择是整个电动调节阀的结构设计中至关重要的一环。驱动电机主要有交流电压同步电机，以及步进电机。同步电机的磁场与励磁磁场同步，不会产生拖步的现象，即只要给出信号，电机就会转动，而不会像步进电机一样，由于磁场不同步，当接收到一个信号时，由于来不及反应，造成拖步现象。表现在实际过程中就是调节能力差，反应不够灵敏，反应滞后，使温度的调节不能及时有效的进行，因而不能够采用。考虑到普通民用供暖管道的流量，阻力不大，大概
