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天津伯纳德电动执行器、执行机构的分析

时间:2016-06-20 浏览次数:998

电动执行器是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置,它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作,执行机构使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。随着自动化的不断推进,电动执行器成了自动化行业不可缺少的重要器件。

 

  一、电动执行器的种类和特点

       目前常见的有两种类型的电动执行器:单回转电动执行器(PartTurnElectricValveActuator)和多回转电动执行器(MultiTurnElectricValveActuator)。
       单回转执行器结构紧凑可以安装到小尺寸阀门上,通常输出力矩可达800公斤米,另外应为所需电源较小,它们可以安装电池来实现故障安全操作。主要控制需要部分回转的阀门。例如:球阀,蝶阀等,后者需要多圈数旋转的阀门,例如闸阀等。
       多回转式执行器使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆zui后驱动阀杆螺母,阀杆螺母使阀杆产生运动使阀门打开或关闭。为了保护阀门不受损坏,安装在在阀门行程的终点的限位开关会切断电机电源,同时当安全力矩被超过时,力矩感应装置也会切断电机电源,位置开关用于指示阀门的开关状态,安装离合器装置的手轮机构可在电源故障时手动操作阀门。

 二、电动执行器的发展

       我国电动执行器的研制起步较晚,是从苏联有触点的执行机构进行仿制开始的,60年代末70年代初,逐步发展了DDZ-II型和DDZ-III型产品。
       80年代以来,随着电力电子技术的发展,电动执行器发展快速,无触点的HYK型角行程和HYz型直行程电动执行机构两大类产品进入市场,HYJ、HYK是我国zui早的、*生产的电动执行器,此产品以结构简单、经济实用等优点被zui早的国营大型企业使用。
       随着现代工控计算机管理的发展,目前我国仪器仪表行业整体综合技术水平普遍上升,微电子技术和计算机技术在仪器仪表产品中普遍采用,多数产品实现了智能化。今天,HYJ、HYK系列与以前相比有了两大实质性改进:
       (1)生产出直接受计算机控制的智能电子型、户外型、隔爆型等改进型产品;
       (2)将电路控制部分灌封在一个小型塑料盒中,即模块,形成了便于维护的即插即用型。因此,普通HYJ型和HYK型的可靠性、精度、负载能力、信号品质系数等性能有了很大提高,而且对环境条件的要求降低了很多;智能型的电动执行器实现了智能控制、防护等级高、控制精度较高、重量轻、稳定性好的功能。如永嘉县神舟电力设备秒速快3生产的DZW系列电动执行机构就具备这些特点,其位置控制基本误差=±1%,重复性误差:(设定行程时间≥25s)≤1%。一体化结构;传动系统采用螺杆螺母式,传动平稳、承载能力强、传动精度高;具有自诊断、自调整和PID调节功能。
       目前国内普遍使用HYJ和HYK型两大类产品,一些企业使用的更新换代产品,但在控制要求较高的实验、生产控制中,主要是依赖价格较高的国外智能产品。如德国SIPOS、AUMA、EMG,英国ROTORK,法国BERNARD,美国LIMITORQUE等电动执行器。随着各种过程控制要求的不断提高,电动执行器必须提高控制性能,才能真正提高自动控制水平。

   三、电动执行器的结构原理

       电动执行器有五种类型:直行程电动执行器、角行程电动执行器、电动调节阀、PID电动调节执行器和电磁阀。前四种属于DDZ型。下面简要介绍一下直行程电动执行器(DKJ)和角行程电动执行器(DKZ)。
       直行程与角行程电动执行器的作用是接收调节器或其它仪表送来的0~10,4~20毫安或1~5伏电压的标准值流电信号,经执行器后变成位移推力或转角力矩,以操作开关、阀门等,完成自动调节的任务。这两种执行器以前都是由伺服放大器与执行机构两大部分组成的。现在有机电一体智能化的结构,它们的结构、工作原理和使用方法都是相似的,区别仅在于,一个输出位移(推力),一个输出转角(力矩)。

    四、  电动执行器选型考虑要点

       1、根据阀门类型选择电动执行器
       阀门的种类相当多,工作原理也不太一样,一般以转动阀板角度、升降阀板等方式来实现启闭控制,当与电动执行器配套时首先应根据阀门的类型选择电动执行器。
       1.1。角行程电动执行器(转角360度)
       电动执行器输出轴的转动大于一周,即大于360度,一般需多圈才能实现阀门的启闭过程控制。
       此类电动执行器适用于闸阀、截止阀等。
       1.3。直行程(直线运动)
       电动执行器输出轴的运动为直线运动式,不是转动形式。
       此类电动执行器适用于单座调节阀、双座调节阀等。
       2、根据生产工艺控制要求确定电动执行器的控制模式
       电动执行器的控制模式一般分为开关型(开环控制)和调节型(闭环控制)两大类。
       2。1。开关型(开环控制)
       开关型电动执行器一般实现对阀门的开或关控制,阀门要么处于全开位置,要么处于全关位置,此类阀门不需对介质流量进行控制。
       特别值得一提的是开关型电动执行器因结构形式的不同还可分为分体结构和一体化结构。选型时必需对此做出说明,不然经常会发生在现场安装时与控制系统冲突等不匹配现像。
       a)分体结构(通常称为普通型):控制单元与电动执行器分离,电动执行器不能单独实现对阀门的控制,必需外加控制单元才能实现控制,一般外部采用控制器或控制柜形式进行配套。
       此结构的缺点是不便于系统整体安装,增加接线及安装费用,且容易出现故障,当故障发生时不便于诊断和维修,性价比不理想。
       b)一体化结构(通常称为整体型):控制单元与电动执行器封装成一体,无需外配控制单元即可现实就地操作,远程只需输出相关控制信息就可对其进行操作。
       此结构的优点是方便系统整体安装,减少接线及安装费用,容易诊断并排除故障。但传统的一体化结构产品也有很多不完善的地方,所以产生了智能电动执行器,关于智能电动执行器后面将再做说明。
       2。2。调节型
       调节型电动执行器不仅具有开关型一体化结构的功能,它还能对阀门进行控制,从而调节介质流量。因篇幅有限其工作原理在此不作详细说明。
       下面就调节型电动执行器选型时需注明的参数做简要说明。
       a)控制信号类型(电流、电压)
       调节型电动执行器控制信号一般有电流信号(4~20mA、0~10mA)或电压信号(0~5V、1~5V),选型时需明确其控制信号类型及参数。
       b)工作形式(电开型、电关型)
       调节型电动执行器工作方式一般为电开型(以4~20mA的控制为例,电开型是指4mA信号对应的是阀关,20mA对应的是阀开),另一种为电关型(以4-20mA的控制为例,电开型是指4mA信号对应的是阀开,20mA对应的是阀关)。一般情况下选型需明确工作形式,很多产品在出厂后并不能进行修改,永嘉县神舟电力设备秒速快3生产的智能型电动执行器可以通过现场设定随时修改。
       c)失信号保护
       失信号保护是指因线路等故障造成控制信号丢失时,电动执行器将控制阀门启闭到设定的保护值,常见的保护值为全开、全关、保持原位三种情况,且出厂后不易修改。神舟电力设备秒速快3生产的智能电动执行器可以通过现场设定进行灵活修改,并可设定任意位置(0~100%)为保护值。
       3、根据电动阀门所需的扭力确定电动执行器的输出扭力
       阀门启闭所需的扭力决定着电动执行器选择多大的输出扭力,一般由使用者提出或阀门厂家自行选配,作为执行器厂家只对执行器的输出扭力负责,阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定,但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别,所以不同厂家生产的同规格阀门所需扭力也有所区别,即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭力也有所差别,当选型时执行器的扭力选择太小就会造成无法正常启闭阀门,因此电动执行器必需选择一个合理的扭力范围。
       4、根据所选电动执行器确定电气参数
       因不同执行器厂家的电气参数有所差别,所以设计选型时一般都需确定其电气参数,主要有电机功率、额定电流、二次控制回路电压等,往往在这方面的疏忽,结果控制系统与电动执行器参数不匹配造成工作时空开跳闸、保险丝熔断、热过载继电器保护起跳等故障现象。
 

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