電動執(zhí)行器的選型和發(fā)展趨勢

時間:2010-04-23

來源:網絡轉載

導語:電動執(zhí)行器又稱閥門電動裝置,它是在不同行業(yè)領域的稱謂,在工業(yè)管道閥門行業(yè)稱之為閥門電動裝置

  電動執(zhí)行器又稱閥門電動裝置,它是在不同行業(yè)領域的稱謂,在工業(yè)管道閥門行業(yè)稱之為閥門電動裝置,在儀表行業(yè)稱之為電動執(zhí)行器,但現(xiàn)在業(yè)內已沒有很明確的區(qū)分,本文所涉及到的關于稱謂問題將統(tǒng)一稱之為電動執(zhí)行器。

  閥門在工業(yè)管路控制中是經常使用的重要設備,電動閥門隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,因其動力源容易取得,且一般情況下無需維護的優(yōu)點,比起氣動、液動等不同驅動方式的設備使用更為普遍。在工業(yè)場合電動閥門必需具有更高的可靠性和安全性,當閥門能保證性能和壽命的情況下,電動閥門的安全性與可靠性取決于電動執(zhí)行器,因此電動執(zhí)行器的性能、控制水平是電動閥門整機技術水平的綜合表現(xiàn)。所以在電動執(zhí)行器選型時除必需考慮的一些基本要素外,對其提出合理的技術要求才能使電動閥門價值實現(xiàn)最大化。

  電動執(zhí)行器的類型很多,不同類型和功能的電動執(zhí)行器與閥門配套后都可稱之為電動閥門,但往往在設計、選型的過程中只重視閥門的參數(shù)忽略或沒有明確電動執(zhí)行器的相關要求,這樣不僅使電動閥門發(fā)揮不出最佳的性能,而且在安裝、調試、使用過程中也會帶來不必要的麻煩,甚至給生產造成嚴重的后果。

  本文將針對電動執(zhí)行器選型考慮的要點進行說明,并對目前智能電動執(zhí)行器的相關功能做簡單介紹,它將是當今乃至將來工業(yè)自動化控制發(fā)展所需的主流產品。

  (一)電動執(zhí)行器選型考慮要點

  一、根據(jù)閥門類型選擇電動執(zhí)行器

  閥門的種類相當多,工作原理也不太一樣,一般以轉動閥板角度、升降閥板等方式來實現(xiàn)啟閉控制,當與電動執(zhí)行器配套時首先應根據(jù)閥門的類型選擇電動執(zhí)行器。

  1.角行程電動執(zhí)行器(轉角<360度)

  電動執(zhí)行器輸出軸的轉動小于一周,即小于360度,通常為90度就實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。此類電動執(zhí)行器根據(jù)安裝接口方式的不同又分為直連式、底座曲柄式兩種。

  a)直連式:是指電動執(zhí)行器輸出軸與閥桿直連安裝的形式。

  b)底座曲柄式:是指輸出軸通過曲柄與閥桿連接的形式。

  此類電動執(zhí)行器適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。

  2.多回轉電動執(zhí)行器(轉角>360度)

  電動執(zhí)行器輸出軸的轉動大于一周,即大于360度,一般需多圈才能實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。

  此類電動執(zhí)行器適用于閘閥、截止閥等。

  3.直行程(直線運動)

  電動執(zhí)行器輸出軸的運動為直線運動式,不是轉動形式。

  此類電動執(zhí)行器適用于單座調節(jié)閥、雙座調節(jié)閥等。

  二、根據(jù)生產工藝控制要求確定電動執(zhí)行器的控制模式

  電動執(zhí)行器的控制模式一般分為開關型(開環(huán)控制)和調節(jié)型(閉環(huán)控制)兩大類。

  1.開關型(開環(huán)控制)

  開關型電動執(zhí)行器一般實現(xiàn)對閥門的開或關控制,閥門要么處于全開位置,要么處于全關位置,此類閥門不需對介質流量進行精確控制。

  特別值得一提的是開關型電動執(zhí)行器因結構形式的不同還可分為分體結構和一體化結構。選型時必需對此做出說明,不然經常會發(fā)生在現(xiàn)場安裝時與控制系統(tǒng)沖突等不匹配現(xiàn)像。

  a)分體結構(通常稱為普通型):控制單元與電動執(zhí)行器分離,電動執(zhí)行器不能單獨實現(xiàn)對閥門的控制,必需外加控制單元才能實現(xiàn)控制,一般外部采用控制器或控制柜形式進行配套。

  此結構的缺點是不便于系統(tǒng)整體安裝,增加接線及安裝費用,且容易出現(xiàn)故障,當故障發(fā)生時不便于診斷和維修,性價比不理想。

  b)一體化結構(通常稱為整體型):控制單元與電動執(zhí)行器封裝成一體,無需外配控制單元即可現(xiàn)實就地操作,遠程只需輸出相關控制信息就可對其進行操作。

  此結構的優(yōu)點是方便系統(tǒng)整體安裝,減少接線及安裝費用,容易診斷并排除故障。但傳統(tǒng)的一體化結構產品也有很多不完善的地方,所以產生了智能電動執(zhí)行器,關于智能電動執(zhí)行器后面將再做說明。

  2.調節(jié)型(閉環(huán)控制)

  調節(jié)型電動執(zhí)行器不僅具有開關型一體化結構的功能,它還能對閥門進行精確控制,從而精確調節(jié)介質流量。因篇幅有限其工作原理在此不作詳細說明。下面就調節(jié)型電動執(zhí)行器選型時需注明的參數(shù)做簡要說明。

  a)控制信號類型(電流、電壓)

  調節(jié)型電動執(zhí)行器控制信號一般有電流信號(4~20mA、0~10mA)或電壓信號(0~5V、1~5V),選型時需明確其控制信號類型及參數(shù)。

  b)工作形式(電開型、電關型)

  調節(jié)型電動執(zhí)行器工作方式一般為電開型(以4~20mA的控制為例,電開型是指4mA信號對應的是閥關,20mA對應的是閥開),另一種為電關型(以4-20mA的控制為例,電開型是指4mA信號對應的是閥開,20mA對應的是閥關)。一般情況下選型需明確工作形式,很多產品在出廠后并不能進行修改,奧美閥控生產的智能型電動執(zhí)行器可以通過現(xiàn)場設定隨時修改。

  c)失信號保護

  失信號保護是指因線路等故障造成控制信號丟失時,電動執(zhí)行器將控制閥門啟閉到設定的保護值,常見的保護值為全開、全關、保持原位三種情況,且出廠后不易修改。奧美閥控生產的智能電動執(zhí)行器可以通過現(xiàn)場設定進行靈活修改,并可設定任意位置(0~100%)為保護值。

  三、根據(jù)閥門所需的扭力確定電動執(zhí)行器的輸出扭力

  閥門啟閉所需的扭力決定著電動執(zhí)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(zhí)行器廠家只對執(zhí)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(qū)別,所以不同廠家生產的同規(guī)格閥門所需扭力也有所區(qū)別,即使是同個閥門廠家生產的同規(guī)格閥門扭力也有所差別,當選型時執(zhí)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(zhí)行器必需選擇一個合理的扭力范圍。

  四、根據(jù)所選電動執(zhí)行器確定電氣參數(shù)

  因不同執(zhí)行器廠家的電氣參數(shù)有所差別,所以設計選型時一般都需確定其電氣參數(shù),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(tǒng)與電動執(zhí)行器參數(shù)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(xiàn)像。

  (二)智能電動執(zhí)行器是當今乃至將來發(fā)展的主流

  考慮以上所述的四大因素電動執(zhí)行器基本能夠比較理想選型,但隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展,特別是計算機速度的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)電動執(zhí)行器的弊端及無法實現(xiàn)的功能也隨之表露出來,一種安全、穩(wěn)定、可靠、界面友好、智能化的電動執(zhí)行器才能與自控系統(tǒng)相適應。那么智能電動執(zhí)行器有哪些優(yōu)點呢?它又能解決傳統(tǒng)產品的哪些弊端呢?下面針對380V電源驅動的智能電動執(zhí)行器的優(yōu)點做簡單介紹。

  一、豐富的信息顯示及人性化的人機對話界面

  傳統(tǒng)的電動執(zhí)行器一般不具備太多的信息提示,所以在現(xiàn)場很難知道電動閥門的運行情況,特別是當出現(xiàn)故障時不容易診斷并排除故障。智能型電動執(zhí)行器解決了這個問題,他將電動執(zhí)行器的運行進行檢測并將信息通過液晶顯示屏顯示,這樣就減少了很多人為診斷過程,并能及時排除故障恢復生產。特別值得一提的是很多產品往往是代碼或英文,不便于現(xiàn)場工作理解操作,真正的人性化人機對話界面應該是全中文字顯示,奧美閥控生產的智能電動執(zhí)行器就是全中文字菜單顯示。

  二、可組態(tài)的多組信號輸出

  電動執(zhí)行器信號輸出的多少是執(zhí)行器對其自身及閥門運行狀態(tài)監(jiān)視程度高低的體現(xiàn)之一,傳統(tǒng)電動執(zhí)行器一般是以機械微動開關觸點輸出,輸出點數(shù)有限,且以固定形式及固定的信息定義輸出,在選型如沒明確要求,產品一但出廠很難再做更改,這樣不便于使用的靈活性,也不能適應強大的系統(tǒng)控制要求。智能電動執(zhí)行器必需能有更多的信號輸出點數(shù),且對應信息定義可靈活組態(tài)。

  三、解決相序問題

  三相電機存在著相序問題,當三相電源相序錯誤,控制開閥、關閥時與閥門的實際轉向相反,失控將造成電動執(zhí)行器、閥門嚴重損壞。所以初次安裝調試時必需手動進行相序糾錯,否則損壞將不可避免,但往往現(xiàn)場接線與調試是不同人員,常常發(fā)生沒有相序糾錯而使設備損壞的現(xiàn)像。而智能電動執(zhí)行器可以不必考慮相序問題,內部電路檢測接入交流電源的相序,通過邏輯運算實現(xiàn)自動糾錯,不管怎么接都能按正確的轉向工作。

  三相電機一但缺相將會使電機損壞,傳統(tǒng)電動執(zhí)行器一般不具備缺相保護。智能電動執(zhí)行器對三相電源進行檢測,能在缺相的時候及時進行保護。需要注意的一個事實是,絕大多數(shù)的電機缺相是在電機運行時發(fā)生的,而一般的缺相檢測只能檢測電機靜態(tài)下的缺相。奧美閥控生產的智能電動執(zhí)行器能在動、靜態(tài)下實時檢測缺相是否存在,一但缺相發(fā)生將及時進行保護,通過屏幕顯示,發(fā)出報警信號。

  五、超強自診斷功能

  電動執(zhí)行器不管運行與否,一但被接通電源時就必需能自行診斷檢測,當診斷出故障時操作將被禁止,并通過液晶顯示屏顯示各故障報警信息,并將信號輸出給控制系統(tǒng),這樣對設備的安全、可靠不只增加了一層保險,也縮短排除故障的時間,使故障診斷實現(xiàn)智能化,這是傳統(tǒng)產品所不具備的功能。

  六、可修改的參數(shù)設定

  傳統(tǒng)電動執(zhí)行器一般出廠后參數(shù)是不可改的,智能型電動執(zhí)行器徹底改變了這種局限性,它通過內部程序實現(xiàn)設定,可隨時進行參數(shù)的修改,不管是初裝還是使用過程中都可進行修改,使得設備發(fā)揮其強大的靈活性。

  七、非侵入隔離密封

  傳統(tǒng)電動執(zhí)行器現(xiàn)場操作按鈕(或旋鈕)一般采用慣通軸,所以密封性能較差,智能型電動執(zhí)行器一般采用非侵入式設計,操作按鍵與內部電路完全隔離,使得密封問題得到徹底的解決。實現(xiàn)了免開蓋設定、操作、查詢。

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