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智能型直行程電動執行機構原理及應用

電動執行機構(電動調節閥)可分為直行程和角行程2大類,直行程電動執行機構接受調節器的輸入信號,并將其轉換成與輸入信號成比例的直線位移去帶動閥門、擋板等調節機構,以實現自動控制。隨著微電 子技術、微機械技術和控制技術的發展,智能型電動執行機構成為一種發展趨勢。智能型電動執行機構以微處理器作為主控器件,并配有功率控制單元、故障診斷報 警單元、人機對話單元,可進行閉環控制;具有數字通信接口;調試時具有非侵入特性,即在不打開電氣箱蓋的前提下可設定各種運行控制參數。今天中國富山閥門有限公司和大家分享智能型直行程電動執行機構原理及應用。

工作原理與結構

(1)工作原理

YLM系列直行程電動執行機構是以單相交流伺服電動機為動力裝置的位置伺服機構,其系統見圖1。該電動執行機構的工作原理為:接受來自調節系統輸入4~20mADC控制信號Ii與電動執行機構的位置反饋信號If并將其比較放大,當Ii與If之差超過死區Σ,電動機接通電源,以恒速旋轉經減速器變為輸出軸故軸向直線位移。在位移的同時,位置發送器輸出1個與位移成比例的位置反饋信號If,當Ii與If之差小于死區Σ時,切斷電動機電源使之停止轉動,從而輸出軸穩定在一定位置上,系統處于平衡狀態。若電動執行機構的輸入信號增大,則輸出信號與反饋信號的偏差為正極性,電機正轉;反之則偏差為負極性,電機反轉。死區E值可在設置時改變。
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圖1 執行機構系統框圖

(2)控制器

電動執行機構的控制器采用目前流行的PIC系列單片機為主控元件,同時采用無觸點輸出方法,具有 壽命長、工作可靠、體積小和重量輕等優點。當輸入控制信號4~20mADC時經光電隔離及A/D轉換將模擬信號轉換為數字信號后,將其送至CPU進行處 理,CPU再根據執行

機構輸出軸的當前位置(即反饋量)進行比較來決定電機的啟/停及轉動方向,并通過接口電路來驅動 電機的轉動,同時,CPU不斷地從傳感器上采集執行機構輸出軸的當前位置并與給定量進行比較,實現輸入信號對執行機構的輸出軸位移的控制。

(3)減速機構

減速器是電機和工作機之間獨立的閉式傳動裝置,用來降低轉速和增大轉矩,以滿足工作需要。電動執 行機構的減速器機構由多個平齒輪、螺旋機構和手操機構組成,自動操作時,交流伺服電機通過齒輪組傳動梯形螺母從而傳輸軸在導管中來回移動;手動操作時,旋 轉手輪從而帶動齒輪組至梯形螺母使傳輸軸位移,輸出軸的極限尺寸由導管長度決定。

現場應用優勢

(1)3種執行機構優缺點比較

執行機構可分為電動執行機構、氣動執行機構和液動執行機構。其優缺點比較見表1。

表13種執行機構優缺點比較

電動執行機構 氣動執行機構 液動執行機構
優點 1.執行動作快2.控制精度高3.無需特殊的動力源,適合遠傳

4.即使電源失電時,也能保持原執行位置

5.可遠距離傳輸信號,電纜敷設比氣管敷設方便得多,且便于線路檢查

6.與計算機連接方便簡捷,更適應采用電子信息新技術

1.結構簡單2.響應較快3.防火防爆 1.推力大2.響應快3.具有較優的抗偏離能力

4.斷電情況下能有?;ざ?/P>

缺點 1.機械傳動部分較多,如果對機械部件的加工精度控制不嚴,位置控制精度就達不到要求2.供電一般為220VAC或380VAC,相對來說安全防爆性能差,防爆成本較高 1.控制精度和維護欠佳2.抗偏離能力較差3.氣源和氣路管道較難維護,因而不適合遠傳及多臺單一調控 1.體積大2.價格昂貴,故使用較少

因此,電動執行機構由于其突出的優點而被廣泛應用于電力、冶金、石油、化工、輕工等工業部門的自動控制領域。

(2)YLM系列直行程電動執行機構的優點

YLM系列直行程電動執行機構特別適合擋板的可靠定位,適用于燃燒控制閥門、葉片、變速驅動或其他直行程應用場合。目前,YLM系列直行程電動執行機構已 成功應用于多家電廠鍋爐的2次風門上,幾年來的運行實踐表明,執行機構定位準確、性能穩定、效果良好。

YLM系列直行程電動執行機構可以接受無源觸點(如DCS系統的DO)控制、4~20mA模擬量控制和220VAC有源開關量控制等3種控制;在故障狀態下可以保持在全開、全關或原位置。

優點:

1)制造工藝復雜,加工精良,具有體積小、重量輕、耐高溫和安裝方便的優點;
2)結構上采用具有雙重自鎖功能、雙重防水、雙重推力?;ず妥勻蠡牟考?,即使處于惡劣環境,執行機構仍可以正常工作;
3)電路控制設計采用逐步接近既定目標值方法,可提高執行機構工作精度防治過沖震蕩,并采用全隔離電路可提高抗干擾能力;
4)采用防死機技術,工作環境溫度范圍為-25℃~80℃,執行機構可長期地穩定工作。

此外,執行機構還具斷信號以調節機構卡死等故障?;?、狀態的顯示及接點輸出功能。

展望

隨著各種新技術的快速進步,電動執行機構正朝小型化、一體化、數字化、智能化、總線化和網絡化方 向大步邁進,控制精度將越來越高,使用環境越來越廣。然而,國產電動執行機構在產品的品種、控制精度、工藝水平、可靠性、智能化和網絡化方面還有較大差 距,具有自主知識產權的高性能電動執行機構還很少,亟需努力找出差距,盡快縮短國產電動執行機構與世界先進水平的差距,更好地滿足工業控制的需要。

富山閥門是集研發、生產、銷售、服務于一體的的國內合資企業。司現在生產的產品有調節閥及附件、通用閥門、減溫減壓裝置、自動再循環控制閥、電磁閥、API6A閥門等。公司可按照客戶的要求進行非標產品的設計、制造、加工。 所有產品均能按照GB、ANSI、API、JIS、DIN、BS等標準設計、制造、加工,用戶可以根據使用介質不同選用碳鋼、合金鋼、不銹鋼等材質來滿足工藝要求,強腐蝕、強沖刷介質可以選用流道襯氟、襯陶瓷等產品來滿足公司生產的產品被廣泛應用于國內外的石油、化工、電廠、冶金、環保、輕工、城建、水處理等系統中的蒸汽、液體、氣體等工藝控制系統上。

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