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電動執行器的概述和分類

2020

05/06 15:37:19
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   電動執行器的概述和分類

  電動執行器概述
  電動執行器是指在控制系統中以電為能源的一種執行器,接受調節儀表等的電信號,根據信號的大小改變操縱量,使輸入或輸出控制對象的物料量或能量改變,達到自動調節目的。
  在工業生產中,電動調節閥應用廣泛。電動調節閥是由執行機構和調節機構(閥)兩部分構成。閥部分在前面已有介紹,因此,在電動調節閥中只介紹電動執行機構。
  電動執行器的優缺點
  優點:電動執行器的能源取用方便,動作靈敏,信號傳輸速度快,適合于遠距離的信號傳送,便于與電子計算機配合使用。
  二電動執行器工作原理
  下面簡要介紹一下直行程電動執行器和角行程電動執行器。
  直行程與角行程電動執行器的工作原理是接收調節器或其它儀表送來的4~20毫安的標準值流電信號,經執行器后變成位移推力或轉角力矩,以操作開關、閥門等,完成自動調節的任務。這兩種執行器以前都是由伺服放大器與執行機構兩大部分組成的?,F在有機電一體智能化的結構,它們的結構、工作原理和使用方法都是相似的,區別僅在于,一個輸出位移(推力),一個輸出轉角(力矩)。
  三電動執行器的要求
 ?。?)對于輸出為轉交的執行機構要有足夠的轉矩,對于輸出為直線位移的執行機構要有足夠的力,以便克服負載的阻力。特別是高溫高壓閥門,其密封填料壓的比較緊,長時間關閉之后在開啟時往往比正常情況要費更大的力,至于動作速度并不一定很高,因為流量調節和控制不需要太快。為了加大輸出轉矩或力,電動機的輸出軸都有減速器,如果電機本身就是低速的,減速器可以簡單些。
 ?。?)減速器或電機的傳動系統中應該有自鎖特性,當電機不轉時,負載的不平衡力(例如閘板閥的自重)不可引起轉角或位移的變化。因此往往要用渦輪蝸桿機構或電磁制動器。有了這樣的措施,在意外停電時,閥位就能保持在停電前的位置上。
 ?。?)停電或調節器發生故障時,應該能夠在執行器上進行手動操作,以便采取應急措施。為此,必須有離合器及手輪。
 ?。?)在執行器進行手動操作時,為了給調節器提供自動跟蹤依據(跟蹤是無擾動切換的需要),執行器上應該有閥位跟蹤信號。這既是執行器本身位置反饋的需要,也是閥位指示的需要。
 ?。?)為了保護閥門及傳動機構不致因過大的操作力而損壞,執行器上應有限位裝置和限制力或轉矩的裝置。
  除了以上基本要求之外,為了便于和各種閥門特性配合,能在執行器上具有可選擇的非線性特性。為了能和計算機配合,能直接輸入數字信號。近些年來還有帶PID運算功能的執行器,這就是所謂“數字執行器”和“智能執行器”。
  目前應用廣泛的還是模擬式電動執行器,其中以我國電動單元組合儀表里的DKJ(輸出為轉角)和DKZ型(輸出為直線位移)普遍。
  四電動執行器的分類
  1.DKJ及DKZ型電動執行器
  DKJ型電動執行器,是DDZ型電動單元組合儀表中的執行單元,它接收上位儀表的控制信號,自動完成調節任務,廣泛地應用于電站、化工、石油、冶金、建材、水處理、供熱、輕工等行業。DKJ型電動執行器,配上相應的電動操作器,可完成調節系統“手動——自動”的無擾動切換,及遠方手動操作。
  DKZ型直行程電動執行器采用“S”型電動執行機構開發的新技術:用精密導電塑料電位器和國處專用集成電路組成的WF-S型位置發送器。因此,電動執行機構不僅在可靠性、精度、負載能力、信號品質系數等性能方面比原來產品有了很大提高,而且對環境條件的拓寬,更具有十分重要的意義。
  2.積分式電動執行器
  僅僅由電容分相電路構成,沒有前置放大器,直接靠開關的動作來控制電機。
  3.滾切電機式電動執行器
  以普通異步電機為基本原理構成的伺服電機,轉速高而轉矩小,所以執行器里不得不用較復雜的減速器。
  4.多轉式電動執行器
  多轉式電動電動執行器輸出軸運動方式為旋轉式,且全行程超過360度,適合于閘閥、截止閥等被控對象,多轉式電動執行機構比較特殊,它可以再配一級減速器轉換成角行程電動執行器或直行程電動執行器,甚至仍舊是多轉式,加一級減速后輸出力(矩)增大,運動速度減慢。
  5.永磁低速同步電機式執行器
  用永磁低速同步電機構成的執行器,以國產ZDAS型行程執行器為例,其輸出推力400~2500N,行程10~40mm,速度0.75~1.25mm/s。國產SKZ型執行器也用永磁低速同步電機構成。
  6.數字式電動執行器
  為了直接和計算機配合,近來出現了數字式電動執行器,它的輸入信號是脈沖形式,伺服電機式由脈沖驅動的步進電機。雖然步進電機的輸出轉角與輸入脈沖數有嚴格的比例關系,但是脈沖數可能由于干擾而出現錯誤,所以執行器仍然要有位置反饋信號,通常也是以直流4~20mA的標準信號形式送回計算機,再經A/D轉換后與設定的閥位比較構成閉環,以保證閥位有正確的開度。
  五電動執行器選用須知
  一、根據閥門所需的扭力確定電動執行器的輸出扭力
  閥門啟閉所需的扭力決定著電動執行器選擇多大的輸出扭力,一般由使用者提出或閥門廠家自行選配,做為執行器廠家只對執行器的輸出扭力負責,閥門正常啟閉所需的扭力由閥門口徑大小、工作壓力等因素決定,但因閥門廠家加工精度、裝配工藝有所區別,所以不同廠家生產的同規格閥門所需扭力也有所區別,即使是同個閥門廠家生產的同規格閥門扭力也有所差別,當選型時執行器的扭力選擇太小就會造成無法正常啟閉閥門,因此電動執行器必需選擇一個合理的扭力范圍。
  二、根據所選電動執行器確定電氣參數
  因不同執行器廠家的電氣參數有所差別,所以設計選型時一般都需確定其電氣參數,主要有電機功率、額定電流、二次控制回路電壓等,往往在這方面的疏忽,結果控制系統與電動執行器參數不匹配造成工作時空開跳閘、保險絲熔斷、熱過載繼電器保護起跳等故障現像。
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