摘要：本文介绍了通过对铂莱国际股份S系列普通型角行程电动执行机构进行耐腐蚀处理、密封处理和抗振处理等船用化设计，开发出了S系列船用角行程电动执行机构，防护等级达到IP68，满足船舶和海洋环境的使用条件，能在船舶上长期可靠地运行。
关键词：角行程电动执行机构、防腐蚀、密封、抗振、船用。
1 引言
电动执行机构作为过程控制系统的重要执行单元，接受标准信号（模拟量或数字量），并将此信号转变成对应的机械位移，操纵调节阀、风门、挡板等，完成自动控制任务，执行机构对控制系统的调节性能和可靠性有着重要影响。
角行程电动执行机构是一种集现场总线、红外遥控、液晶显示、磁控开关等多种最新技术为一体的智能化产品，其设计简洁、结构紧凑，可与旋转型阀门（诸如蝶阀、球阀、旋塞阀）及风门挡板等配套，输出角位移为0～90°或其它转角，还可以根据用户要求增加功能配置，满足各种工业过程控制的要求，在船舶上使用较多。
随着电子技术的迅猛发展，工业控制水平的不断提高，舰艇动力装置的控制系统也在不断完善。近年已陆续将机械调节或就地手操改为电气控制或电液控制，由电动调节阀代替原机械式的减压阀。然而，在控制系统中的薄弱环节始终是电动执行机构，欲提高自动化水平，必须采用高可靠电动执行机构，才能确保控制系统工作的可靠性。
2 船用化处理
海洋及沿海地区的环境具有高盐雾、湿热的特点，船舶设备还会面临振动、冲击的恶劣条件，现有的电动执行机构在使用过程中常常会遇到腐蚀、密封性不良、电控零部件因振动而接触不良等问题，同时船舶上的电源存在较大的波动，可能会对设备的运行产生影响。为了解决这些问题，需要对现有的S系列角行程电动执行机构进行船用化处理，开发出S系列船用角行程电动执行机构，如图1所示。
S系列船用角行程电动执行机构的特点主要有：
（1）针对船舶和海洋的使用环境，进行防腐蚀处理，整体耐腐蚀性能优异；
（2）密封处理，防护等级达到IP68，可满足10m水深、72h的要求，能够有效地防止海水及腐蚀气体进入内部；
（3）电控部件加固处理，抗振能力较强；
（4）供电及控制单元采用变压器方案，后端电路使用开关电源芯片的升压电路，可耐电源波动及故障。
图1 S系列船用角行程电动执行机构
2.1 防腐蚀处理
防腐蚀是船用角行程电动执行机构面临的主要问题。在海洋环境中，角行程电动执行机构的外壳、输出及连接单元等外露的零部件易发生腐蚀，不同金属的零件接触时易发生电化学腐蚀，外部的紧固件（如螺钉、螺栓等）在连接时与零件间易出现间隙腐蚀。针对不同的腐蚀情况，S系列船用角行程电动执行机构采取了不同的防腐蚀处理：
（1） 外壳喷涂海洋性防腐漆进行防腐，输出及连接单元的蜗轮轴和法兰盘采用镀铬工艺进行防腐；
（2） 不同壳体间的接触面加涂密封润滑脂，使不同金属零件之间难以形成连续的电解质通道，减少电化学腐蚀的产生；
（3） 外部紧固件（如螺钉、螺栓等）采用不锈钢材质，能够耐腐蚀。与零件连接时螺纹缝隙填充防海水密封胶泥，将紧固件与箱体等零件隔开，既减少间隙腐蚀和电化学腐蚀的产生，又便于拆卸。
2.2 密封处理
船用化处理的第二个问题是密封处理，需要保证整机的密封性能，防止腐蚀气体进入执行机构内部，对元器件造成损害。S系列船用角行程电动执行机构采用耐腐蚀性的氟橡胶（FKM）O型密封圈进行密封、不同壳体的接触面在装配时涂密封润滑脂进行密封、紧固件与壳体连接时螺纹缝隙填充防海水密封胶泥、切换手柄处密封采用双O型密封圈等方式加强密封防护。除此之外，接线腔采用二级密封的形式，接线腔壳体与接线盖接触面涂抹密封润滑脂并设有氟橡胶O型圈，采用不锈钢紧固件连接并在螺纹间隙填充防海水密封胶泥进行密封，接线端子盘与接线腔壳体内凸台部分接触面涂抹密封润滑脂并设有氟橡胶O型圈，采用不锈钢紧固件连接，进行二级密封，同时接线端子镀镍进行防腐处理，此二级密封能够保证内部电控部件的密封性。通过以上不同的方式进行密封处理，实现防尘和防水的功能，使整机防护等级达到IP68。
2.3 抗振处理
执行机构在船舶上还会面临振动和冲击，特别是内部的电控部件易受到振动而脱落，因此需进行抗振处理。S系列船用角行程电动执行机构内部的电控接插件全部采用带有倒扣的接插件，在振动条件下不易脱落。此外，电控部件采用螺钉配合螺柱与箱体固定，在螺钉、螺柱配合处注入高强度螺纹锁固胶，提高电控部件与箱体的连接强度，使其能够承受振动而不松动。
2.4 电源处理
船舶上的电源与普通工业用电不同，其供电电压和频率存在波动，对船用设备的运行造成影响。S系列船用角行程电动执行机构的供电及控制单元采用变压器方案，后端电路使用开关电源芯片的升压电路，能够对电源的电压和频率进行调整，保证控制单元的输入电压和频率基本稳定，能够耐电源波动。按照中国船级社的要求，S系列船用角行程电动执行机构进行了能源波动试验。经过试验，其不仅满足正常电压波动±10%，频率波动±5%的情况，也满足瞬态电压波动±20%，频率波动±10%的情况。此外，还进行了能源故障试验（5min内切断电源3次，每次持续30s），经测试，其完全满足能源故障的试验要求。因此，S系列船用角行程电动执行机构能够很好地满足船用电源的要求。
3 试验验证
船用化处理后的角行程电动执行机构能否满足船舶及海洋的使用环境，还需根据船级社《电气电子产品型式认可试验指南》的要求进行各项型式试验。
为了验证耐腐蚀性能，S系列船用角行程电动执行机构进行了盐雾试验，试验装置如图2所示。盐雾试验总共4个周期，每个周期7天，每个周期连续喷雾2h，然后放入温度40℃±2℃，相对湿度90％～95％的湿热箱内，进行7天的湿热储存期。经测试，执行机构表面基本没有出现腐蚀且能够正常工作。
图2 盐雾试验机
不仅如此，S系列船用角行程电动执行机构还进行了IP68防护等级测试，IP68测试装置如图3所示。经测试，S系列船用角行程电动执行机构能够承受0.1MPa水压的时间可达72h（相当于10m的水深中放置72h后执行机构仍能正常使用）。目前市场上同类执行机构的防护等级大部分只达到IP67，有些执行机构达到IP68但一般只满足7m水深24h的要求，S系列船用角行程电动执行机构与同类产品相比有较大的优势。
图3 IP68测试装置
除了能源波动及故障试验、盐雾试验和IP68测试，S系列船用角行程电动执行机构还进行了振动试验、交变湿热试验、恒定湿热试验、高低温试验，经测试，S系列船用角行程电动执行机构均满足各项型式试验的要求，能够在船舶上长期可靠地使用。
结束语
随着电子技术和工业控制水平的不断发展，电动执行机构在越来越多的行业得到应用。在未来国家大力发展海洋经济的背景下，铂莱国际股份S系列船用电动执行机构作为船舶控制系统的重要组成部分，必将得到越来越多的应用和发展。
参考文献：
[1] 骆立强. 船舶电动执行机构应用与发展[J]. 船舶工程. 2007，29(5):40-43.
[2] 潘艳，王铎. 电动执行机构的船用化应用[J]. 仪表技术与传感器. 2001，(8):45-46.
[3] 井大喜. 沿海工程船防腐与密封技术及其应用[J]. 江苏船舶. 2008，25(5):24-26.
[4] 顾彩香，吉桂军，朱冠军. 船舶的腐蚀与防腐措施[J]. 船舶工程. 2010，32(3):1-4.
[5] 王涛，刘斌. 海洋工程设施和船舶防腐蚀涂料与涂装技术现状和发展趋势[J]. 上海涂料.2012，50(9):26-29.
