在中国，由于历史原因，电动装置与电动执行机构分属于不同的行业，电动装置属于通用机械行业，技术归口单位为合肥通用机械研究院；电动执行机构属于机械仪表行业，技术归口单位为上海工业自动化仪表研究院。两者无论从执行标准、结构设计、配套电机、功能等方面均有所差异，这种观念在国内业界已形成共识，即电动装置主要定位在终端控制（开关型），电动执行机构应主要定位在过程控制（调节型）。中国这种行业的分割造成了与德、美、日等欧美国家不同的行业格局，在国外，无论是开关型还是调节型，其英文单词均为“Electric Actuator”，与阀门（Valve）、调节阀（Control Valve）同属于阀门行业。由此可见，阀门电动装置虽然源于国外，但在国内后经发展却具有明显的中国特色。
近年来，国产电动装置无论种类规格、控制型式、生产模式、应用领域等方面均有显著的进步与拓展，取得的成绩超过以往任何时期。尽管最近一两年某些相关行业的经济指标增幅见缓，但电动装置的需求量并没有明显减少，体现了该产品适用领域的广泛性。根据历年的粗略统计，电动阀门的年需求数量还不足工业管道截断类阀门总量的3‰（不含过程控制电动调节阀门）。尽管如此其重要性却不容忽视，因为电动阀门的使用问题往往体现在电动装置上，这种现象已经得到业内和用户的关注。
对此我们有幸邀请到天津百利二通机械有限公司原总设计师阎仲鸣先生，从产品、技术的角度为读者梳理我国电动装置的发展历程、现状以及未来的发展趋势。阎仲鸣先生自1980年进入天津百利二通机械有限公司，从最基层的技术员做起，具有30多年的阀门电动装置从业经验。
天津百利二通机械有限公司，原天津市第二通用机械厂（以下简称“天二通”）始建于1957年，1964年研制并生产了我国第一种系列多回转阀门电动装置，是我国首台阀门电动装置（以下简称“电动装置”）的诞生地。天二通是我国知名电动装置制造厂家之一，其产品与技术发展是国产阀门电动装置的一个缩影。
阎仲鸣（先生）
正高级工程师、国务院特殊津贴专家。自1980年开始，历任天二通技术员、工程师、设计科长、高级工程师、技术科长、副总工程师、总经理、副总经理、正高级工程师、总设计师。其职业生涯主要从事技术工作和技术管理，有30多年电动装置设计、制造、试验以及电动阀门应用的工作实践。曾独立或组织完成若干电动装置产品的设计，参加了行业标准的起草，主持完成数十项产品专利的申报（其中发明专利两项）。有数十篇独著或合著专业论文在相关杂志上发表，合著出版《电动阀门选用手册》等专著，多次参加阀门行业或兰州理工大学组织的技术讲座并承担电动装置部分的授课。 问：从产品和技术角度来讲，我国阀门电动装置的发展经历了哪几个阶段，每个阶段的产品各有什么特点？ 阎仲鸣先生： 实用型电动装置在我国产生于50多年前，所谓实用型是指该产品已具备了现代电动装置的基本功能和应用业绩。与其它工业产品类似，我国电动装置的出现和应用晚于工业先进国家，初期和现有产品都不同程度地借鉴了国外成熟技术，而且受国际知名品牌的影响较大。 几年前我曾在技术讲座中提出过我国电动装置发展的阶段划分，目的是便于听课者能从技术角度了解不同阶段的产品特点和后来的改进。其实，任何阶段之间的产品发展都有必然的联系和过渡，因而以下的阶段划分包括对产品技术特点的分析都难免欠妥，提供的样机图片也并非全面。总之，一家之见仅供参考。 我国电动装置的发展大体经历了三个阶段：产品自主研发的初始阶段、以引进技术为代表的快速发展阶段、先进控制技术（智能型产品）的普遍应用阶段。不同阶段对产品技术的发展都起到推动作用，也形成了各自的特点，下面分别进行介绍： ■产品自主研发的初始阶段 本阶段大致在1964年～1980年之间，其早期还处于对电动装置的了解、认知中，对国产电动阀门的需求催生了我国第一种系列电动装置产品，即ZD系列多回转电动装置。它是计划经济环境下行业主管部门、科研与制造单位通力协作的结晶，体现了集社会各方资源进行产品自主研发的时代特征，因此ZD系列电动装置的出现更具历史意义。 ZD系列输出转矩范围220N・m~2400N・m，行程控制的运动自输出轴上部减速引出，转矩控制机构采用螺旋弹簧作用于斜面离合器的结构，手/电动切换结构为完全手动型式并且电控操作与手动操作的机械传动不分离，与阀门的连接采用方法兰三爪输出轴结构，使用普通电动机为动力输入。 由于当时信息来源和配套条件的局限，以目前的标准分析，ZD系列产品的基本性能存在一定的不足之处，具体为以下几点： ●行程控制机构的运动从低速轴（输出轴）上减速传出，导致电动阀门的行程控制精度较低并且实现精确调整困难。由于螺旋弹簧作用下的离合器动作时两斜面并非面接触，因而动作距离与速度不稳定，造成电动装置的转矩控制精度较低。这两点也是当时电动阀门控制可靠性差的主要原因。 ●使用普通电动机为动力，电机的起动转矩较小而运行转矩偏大。这种情况不仅使电动装置的转矩特性与阀门的载荷特性产生差异，同时也会形成阀门一旦卡阻时的巨大冲击，从而影响电动阀门的安全。 ●手/电动切换机构采用完全手动型式，而且手动状态与电动状态之间为非机械结构的电气互锁，即电控操作与手动操作的机械传动不分离。如果切换用电气元件（内置微动开关）出现故障，而手动状态下又误将电源接通会导致手轮轴高速旋转，此时对操作者构成安全隐患。 ●产品的电气控制箱罩为平面纸垫密封，户外性能较差，无防爆型式等特殊功能。 ●电气控制型式简单，基本没有附加的控制功能。 ●由于设计理念还没有认识到电动装置的短时载荷特性，其设计计算依据为通用机械传动的方法，因而整机体积较大，外形略显粗笨（尤其中小转矩规格产品）。 随着电动阀门应用量的增多，本阶段的中后期各厂家又相继研制出几种多回转电动装置产品。这些产品有的形成系列，有的仅为单一机座，但都具有良好的应用业绩，在技术上也体现出对电动装置认识的深入。 这些产品在技术上解决了以下问题： ●为提高行程控制精度和调整精度，电动装置的行程控制运动引出设计尽量采取增速传动，并用间歇齿轮计数器机构实现电气执行元件的通断控制。此时的电动装置行程控制精度已经能够满足楔式闸阀、截止阀、球阀的精确控制。 ●采用碟形弹簧和环状齿条、齿轮的转矩信号引出机构，产品的转矩性能明显提高，已能够保证楔式闸阀、截止阀等转矩入座阀门的转矩控制和保护。 ●手/电动切换机构多为半自动电动优先结构，使用安全可靠，并且已经注意解决低速轴（输出轴）上手/电动切换力大的问题。 ●产品已使用阀门专用电机，其转矩特性满足阀门的载荷特点，法兰端面引出导线的结构也开始应用。1977年实施了阀门专用电机的部颁标准，即YDF电机的早期技术条件，该标准为我国电动装置的发展提供了必要条件。 ●主箱体、电气壳体零件已采用圆形止口密封，产品的户外性能明显提高，可达到IP65。 ●研制成功户外、防腐、防盐雾产品。 ●已成功地研制出隔爆型电动装置，防爆等级为当时标准的B2d。 ●产品电气控制的附加功能逐渐增多，参考ROTORKA系列研发的产品已具备整体型控制。 ●以行星机构为二级减速器的中小转矩规格部分回转Q系列产品已投产使用。已经研发出独立式部分回转电动装置，但实际使用极少。 通过产品自主研发的初始阶段和电动阀门用量的增多和应用的广泛，我国电动装置产品技术得到了较快发展。本阶段的后期，人们已经认识到电动装置不仅是替代人力启闭阀门的工具，它主要是管道系统自动化控制的执行单元，其工作的可靠性与控制技术性能是评定产品品质的重要依据。 由于是从无到有，所以初始阶段我国电动装置的发展过程更为艰辛。当时一种电动装置产品从研发到量产要经历很多环节，包括初始设计、试制工艺编制、配套件选择设计、样机试制、样机型式试验、设计定型、样机鉴定、工艺装备设计、工装制造、小批生产验证、产品工业性试验、产品鉴定、批量生产等。因而，前面提到的这些产品充分体现了开拓者们尤其是一线科技工作者和试制人员的奉献精神，他们当年的工作奠定了我国电动装置发展的良好基础。 ■以引进技术为代表的快速发展阶段 本阶段大致在1981年～2000年之间。改革开放的社会大环境为了解国外电动装置先进技术和综合状况提供了有利条件，业内厂家先后派员境外考察，结合本国情况对引进对象的技术进行分析筛选。在这段时间里，我国电动装置产品和技术之所以能够快速发展与当时成功地引进国外先进技术密切相关。最为典型的引进项目有：80年代初引进的美国LIMITORQUE技术、90年代先后引进的德国SIEMENS技术和英国ROTORKA系列技术。这些引进技术的消化吸收拉近了我国电动装置技术与国际先进水平的距离，同时产品的设计选型理论也得到了完善，技术基础性工作成绩突出。 另外，1990年～2000年之间，经济的快速发展推动了对电动阀门的需求，而市场经济又促使电动装置制造厂家相应增多，更多的专业人员参与了该产品及其应用技术的研究。所以，除了引进技术的主导产品外，这段时间也涌现出很多经济型产品，丰富了电动装置的品种规格，扩大了用户的选择范围。 本阶段主导产品的技术特点和重要的技术基础性工作有： ●产品的规格齐全，产品的机座分档合理。对于多回转电动装置，输出转矩范围在50N・m~27000N・m，输出转速范围可在5r/min~120r/min之间选取；对于部分回转产品，输出转矩范围在50N・m~200000N・m，输出转速可在0.25r/min~2.0r/min之间选取，其中大转矩电动装置的性能显著提高。 ●具备了系列防爆型产品，防爆等级B3d和ExdIIBT4。产品的户外防护等级提高，一般为IP65~IP67。自主研发的核电用产品得到快速发展，还具备了一些特殊型电动装置，如高温高速型、耐寒型、防火型、船用型、潜水型等。 ●行程与转矩控制机构的性能更为完善可靠，出现了自制镶银触点行程与转矩控制机构。行程与转矩控制已有若干无源触点供用户选择，整体控制型（一体化控制）的应用和标准连续电信号反馈与接收的控制要求逐年增多。 ●机械传动结构先进，如输出轴内设阀杆螺母结构、计数器间歇齿轮全密封传动结构、非摩擦环状齿条传动转矩信号引出机构等，这些都对提高产品的可靠性和适用性起到重要作用。 ●先进的制造与试验设备和加工工艺得到应用，如主箱体加工中心、专用齿轮与蜗杆加工机床、专用热处理设备、精密铸钢复杂零件、压铸铝壳体件、计算机与传感器技术在产品试验设备上的应用等，这些都对提高产品的质量起到重要作用。 ●1981年，在自主研发阶段奠定的基础上，我国首次发布并实施了两项电动装置的部颁标准，即JB2920-81《阀门电动装置型式、基本参数和连接尺寸》和JB2921-81《阀门电动装置技术条件》，JB2920-81规定的连接尺寸目前仍为火电用产品的主要连接参数。这两项标准的实施对规范我国电动装置的有序发展起到重要作用。 ●随着引进技术的国产化，LIMITORQUE电动装置的技术参数又成为我国阀门电动装置技术条件的主要参考指标，1987年又制定了更新的ZBJ16002-1987《阀门电动装置技术条件》，1997年修订为JB/T8528-1997《普通型阀门电动装置技术条件》，2010年又进行修订并升为国标即目前使用的GB/T24923-2010《普通型阀门电动装置技术条件》。该标准的制定和颁布使我国电动装置的设计、制造、试验、验收等更为规范，其规定的技术指标也体现了我国电动装置技术具有的更高水平。 ●LIMITORQUE专用电动机技术参数和基本性能成为我国YDF2阀门专用电动机新标准制定的主要参照数据。 ●在消化吸收引进技术的基础上，产品的选型理论得到建立和完善，为阀门与电动装置的相互选配提供了方法和依据，有效地保证了电动阀门的质量。 除以上主导产品外，1990年以后也是经济型电动装置迅速发展和广泛应用的阶段。所谓经济型产品是指基本功能齐全或只具备主要功能，但设计、制造成本相对较低的电动装置。某种意义上，它是市场经济环境下的产物，以适应不同层次的需求。 经济型产品多为独立式部分回转电动装置，这种产品的特点是：整机结构紧凑，行程与转矩控制机构原理简单，因而更适合中小通径的部分回转阀门使用，尤其是当时已经开始大量应用的软密封对夹式蝶阀。 多回转电动装置也具有经济型产品，但主要为中小转矩规格。 随着经济型产品的大量应用，电动装置的市场竞争也日趋激烈，它对产品的传统设计理念形成较大的冲击。 ■先进控制技术（智能型产品）的普遍应用阶段 本阶段始于2001年直至今日。20世纪90年代中期，ROTORK公司等国际知名电动装置厂家陆续推出非侵入式智能型产品，其主要使用特点体现在无须打开控制箱罩就能实现所有功能和技术参数的设定。可以认为智能型产品是电动装置发展过程的一个飞跃，其基本原理是在成熟的机械平台上植入了芯片集成技术、微处理器技术、传感器技术、红外遥控等先进技术，使其功能较常规控制型式有显著的提升，应用更为人性化。智能型产品的出现引领电动装置控制技术步入一个全新的阶段，它也是管道系统整体控制技术进步的必然趋势。 我国的非侵入式智能型电动装置产品有些借鉴了国外先进技术并给予改进，有些是在原有常规控制产品的基础上改造为智能控制。目前，智能型电动装置已经得到普遍应用，其技术也日趋成熟，业内对智能型电动装置的认识也更加深入。 2012年我国发布相关标准：GB/T28270-2012《智能型阀门电动装置》，它对智能型电动装置的设计、制造，尤其试验等方面做出了更为具体的规定。 就电动装置的应用而言，本阶段出现了常规控制与智能控制两大类。除了控制功能的强大，与常规控制型式比较智能型电动装置还具有以下明显的特点： ●非侵入式设定调试充分体现了产品的人性化设计，可有效地避免电动阀门组装和成套过程中的一些常见问题。 ●通过人机界面可实时监测电动阀门的载荷状态，阀门控制转矩的确定简单而直观，其实用价值十分明显。 ●多回转电动装置输出转圈数的选择范围更宽、设定更方便，体现了良好的适用性。 ●非侵入式结构设计可获得更高的户外防护等级和防爆等级。目前智能型电动装置的防护等级普遍可为IP68，防爆等级可为ExdIICT4、ExdIICT6。 ●智能控制型式可使产品的机械结构得以简化，为优化整体结构设计（如手动机构、行程控制信号引出机构等）提供了有利条件。 上述特点是常规控制产品所不具备并且难于达到的。 问：目前我国阀门电动装置产品及其产业的现状是怎样的？
阎仲鸣先生： 应该认为，我国电动装置在产品、制造、应用等方面已经进入了成熟期，产品的构成和制造模式体现了电动装置及其产业发展的必然，同时也充分体现了该行业和产品的特点。 ■产品的构成 ●经济型产品：主要指20世纪80年代前后自主研发的普通控制多回转电动装置的改进型和90年代以来研发的各类普通控制独立式部分回转电动装置。由于经过不断的技术改进和经济型产品的定位，这类电动装置仍有很大的市场需求并且会持续较长的时间。经济型产品约占电动装置生产总量的60%左右。 ●以引进技术为代表的普通控制型产品：主要指不同系列的多回转电动装置，它们在国产化后的若干年里，功能和性能又得到拓展和提升，因而仍然是普通控制型式电动装置的主导产品。其中的一些专用型产品，如核电用电动装置、高温高速电动装置、低温型电动装置等也是在此基础上研发派生的。普通型主导产品约占电动装置生产总量的30%左右。 ●已经普遍应用的智能型产品：它包括借鉴国外先进技术自主研发的智能型电动装置和在成熟普通控制电动装置机械平台上改造的非侵入式智能型产品。目前，智能型产品主要用于控制水平较高的管道系统，是高端控制需求的首选。它代表电动装置控制技术的最高水平并引领其发展方向。智能型产品约占电动装置生产总量的10%左右。 电动装置并不是以数量所占比例的多少确定其经济价值。因为构成产品价格差别的因素很多，如输出转矩规格的大小、结构的复杂程度、专用或特殊使用条件、控制功能的强弱等等。因此，前面提到的三种产品中，经济型电动装置虽然产量大，但预计其价值仅占全部产品总金额的35%~40%。 我国电动装置的整体技术水平与国际先进水平基本接近，其品种、规格完全能够满足各工业领域的需求。但是，产品的精细程度、配套件质量、综合技术指标的稳定性、与阀门成套的规范程度等方面和先进水平比较还有差距。 ■生产组织模式 我国是电动装置制造大国，是从业厂商最多的国家，现有的生产组织模式主要分为三类： ●A模式：重要零部件（主箱体、传动件等）的机加工程序自主完成，具有较强的零件加工能力和产品试验检测能力，同时也具有产品研发的实力和经历。产品的电气组件或自主完成或外协作完成，一般性零件多采用外协作加工。 这类制造模式的企业大多已形成一定产品品牌，有相当的生产规模，产品也具有自身的特点，品种规格齐全，服务体系完善。 ●B模式：产品零件与电气组件基本为外协作加工。具有一定机加工能力，可以加工少量的重要零件以及装配过程中所需要的零件修配，自主加工成活的零件很少。具备出厂试验设备，一般不具备自主研发能力。
