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电动执行器驱动设备

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电动执行器驱动设备

发布日期:2017-01-10 作者: 点击:

对于履行安排最广泛的界说是:一种能供应直线或旋转运动的驱动设备,它运用某种驱动动力并在某种控制信号作用下工作。履行安排运用液体、气体、电力或其它动力并通过电机、气缸或其它设备将其转化成驱动作用。其底子类型有有些反转(Part-Turn)、多反转(Multi-Turn)及直行程(Linear)三种驱动方法。
底子的履行安排用于把阀门驱动至全开或全关的方位。用于控制阀的履行安排可以准确的使阀门走到任何方位。虽然大大都履行安排都是用于开关阀门,但是如今的履行安排的计划远远超出了简略的开关功用,它们包括了方位感应设备,力矩感应设备,电极维护设备,逻辑控制设备,数字通讯模块及PID控制模块等,而这些设备悉数设备在一个紧凑的外壳内。
由于不断添加的工厂选用了主动化控制,人工操作被机械或主动化设备所替代,咱们恳求履行安排可以起到控制系统与阀门机械运动之间的界面作用,更恳求履行安排增强工作安全功用和环境维护功用。在一些风险性的场合,主动化的履行安排设备能削减人员的损害。
某些格外阀门恳求在格外情况下紧迫翻开或关闭,阀门履行安排能阻遏风险进一步涣散一同将工厂扔掉减至起码。对一些高压大口径的阀门,所需的履行安排输出力矩非常大,这时所需履行安排有必要前进机械功率并运用高输出的电机,这么才华平稳的操作大口径阀门。对于一些小扭矩的阀门,精小型的电动阀门也运用而生,对比普通型具有重量轻,结构紧凑,功用完全等利益。

阀门修正
为了成功的结束进程主动化,最首要的是要保证阀门自身可以满足进程及管道内介质的格外恳求。一般出产进程和技术介质可以抉择阀门的种类,阀芯的类型以及阀内件和阀门的结构和材料。
阀门选择好后接下来就要考虑主动化的恳求即履行安排的选择。可以简略的按两种底子的阀门操作类型来考虑履行安排。
旋转式阀门
这类阀门包括:旋塞阀、球阀、蝶阀以及风门或挡板。这类阀门需要已恳求的力矩进行90度旋转操作的履行安排
多反转阀门
这类阀门可以对错旋转前进式阀杆或旋转非前进式杆,或许说是他们需要多转操作去驱动阀门到开或关的方位。这类阀门包括:直通阀(截止阀)、闸阀、刀闸阀等。作为一种选择,直线输出的气动或液动气缸或薄膜履行安排也开来驱动上述阀门。
利益修正
电动履行安排的首要利益便是高度的安稳和用户可运用的安稳的推力,最大履行器发生的推力可高达225000kgf,能抵达这么大推力的只需液动履行器,但液动履行器造价要比电动高许多。
电动履行器的抗违反才干是极好的,输出的推力或力矩底子上是安稳的,可以极好的打败介质的不平衡力,抵达对技术参数的准确控制,所以控制精度比气动履行器要高。假设配用伺服扩展器,可以很简单地结束正反作用的交换,也可以轻松设定断信号阀位情况(坚持/全开/全关),而缺点时,一定停留在原位,这是气动履行器所作不到,气动履行器有必要凭仗于一套组合维护系统来结束保位。[1] 
电动多反转式履行安排修正
如今共有二种类型的电动履行安排,一般分为有些反转电动履行安排(Part-Turn Electric Valve Actuator),和多反转电动履行安排(Multi-Turn Electric Valve Actuator),前者首要控制需要有些反转的阀门 例如:球阀,蝶阀等,后者需要多圈数旋转的阀门,例如闸阀等。
电力驱动的多反转式履行安排是最常用、最可靠的履行安排类型之一。运用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆毕竟驱动阀杆螺母,阀杆螺母使阀杆发生运动使阀门翻开或关闭。多反转式电动履行安排可以灵敏驱动大规范阀门。为了维护阀门不受损坏,设备在在阀门行程的结束的限位开关会堵截电机电源,一同当安全力矩被逾越期,力矩感应设备也会堵截电机电源,方位开关用于指示阀门的开关情况,设备离合器设备的手轮安排可在电源缺点时手动操作阀门。
这种类型履行安排的首要利益是悉数部件都设备在一个壳体内,在这个防水、防尘、防爆的外壳内集成了悉数底子及抢先的功用。首要缺点是,当电源缺点时,阀门只能坚持在原位,只需运用备用电源系统,阀门才华结束缺点安全方位(缺点开或缺点关)

这种履行安排类似于电动多反转履行安排,首要差别是履行安排毕竟输出的是1/4转记90度的运动。新一代电动单反转式履行安排联系了大大都多反转履行安排的凌乱功用,例如:运用非进入式用户友爱的操作界面结束参数设定与确诊功用。单反转履行安排结构紧凑可以设备到小规范阀门上,一般输出力矩可达800公斤米,别的应为所需电源较小,它们可以设备电池来结束缺点安全操作。
选择要素
选择一台适合的阀门履行安排类型和规范时有必要考虑下列要素:
驱动动力
最常用的驱动动力是电源或流体源,假设选择电源为驱动动力,对于大规范阀门一般选用三相电源,对于小规范阀门可选用单相电源。一般电动履行安排可有多种电源类型供选择。
有时也可选直流供电,此时可通过设备电池结束电源缺点安全操作。流体源种类许多,首要可以是不一样的介质如:紧缩空气、氮气、天然气、液压流体等,其次它们可以具有各种压力,第三履行安排具有各种规范以供应输出力活力矩。
阀门类型
当选择阀门用履行安排时,有必要要知道阀门的种类,这么才华够选择正确的履行安排类型。有些阀门需要多反转驱动,有些需要单反转驱动,有些需要往复式驱动,它们影响了履行安排类型的选择。一般多反转的气动履行安排比电动多反转履行安排报价要贵,但是往复式直行程输出的气动履行安排报价比电动多反转履行安排便宜。
力矩大小
对于90度反转的阀门如:球阀、碟阀、旋塞阀,最佳通过阀门厂商获得相应阀门力矩大小,大大都阀门厂商是通过检验阀门在额定压力下阀门所需的操作力矩,他们将这一力矩供应给客户。
对于多反转的阀门情况有所不一样,这些阀门可分为:往复式(前进式)运动-阀杆不旋转、往复式运动-阀杆旋转、非往复式-阀杆旋转,有必要测量阀杆的直径,阀杆联接螺纹规范已抉择履行安排规范。
履行安排选型
一但履行安排类型和阀门所需驱动力矩断定了,就可以运用履行安排厂商供应的数据表或选型软件进行选型。有时还需考虑阀门操作的速度和频率。
流体驱动的履行安排可调度行程速度,但是三相电源的电动履行安排只需固定的行程时间。
有些小规范的直流电动单反转履行安排可调度行程速度。
结构原理修正
以MD系列电动履行安排的整体式比例调度型为例。
MD系列电动履行安排以交流伺服电动机为驱动设备的位皿伺服安排,由配接的方位定位器PM-2控制板接受调度系统的4~20mA直流控制信号与方位发送器的方位反响借号进行对比,对比后的信号差错通过扩展使功率级导通,电动机旋转驱动履行安排的输出件朝着减小这一差错的方向移动(方位发送器不断将输出件的实习方位转变为电信号—位盈反响信号送至位致定位器),直到差错信号小于设定值间断。此时履行安排的输出件就安稳在与输人信号相对应的方位上。
构成有些修正
角行程电动履行安排
角行程电动履行安排
MD系列角行程调度电动履行安排由动力部件和方位定位器(PM-2控制板)两大大都构成。其间动力部件首要由电动机、减速器、力矩行程束缚器、开关控制箱、手轮和机械限位设备以及方位发送器等构成,其各有些作用简述如下:
电动机
电动机是特种单相或三相交流异步电动机,具有高发起力矩、低发起电流和较小的翻滚惯量,因此有较好的伺服特性。在电动机定子内部装有热敏开关(详见图3所示)做过热维护,当电动机呈现失常过热(内部温度逾越130℃)时该开关将控制电动机的电路断开以维护电动机和履行安排,当电动机冷却往后开关恢复接通,电路恢复工作。为了打败惯性惰走,调度型电动履行安排的电动机控制电路均有电制动功用。
减速器
角行程履行安排选用行星减速加蜗轮蜗杆传动安排,既有较高的机械功率,又具有机械自锁特性。直行程履行安排的减速器由多转履行安排减速器配接丝杆螺母传动设备构成。
力矩行程束缚器
它是一个设置在减速器内的规范单元,由过力矩维护安排、行程控制安排(电气限位)、方位传感器及接线端子等构成。
过力矩维护安排
电动履行安排和齿轮箱配套图示
电动履行安排和齿轮箱配套图示
内行星齿轮在传递力矩时发生的偏转拨动嵌装在齿轮外圈的摆杆,摆杆的两头各装有一个测力紧缩弹赞作为正、反向力矩的传感元件,当输出力矩逾越设定束缚力矩时,内齿轮的偏转使摆杆触动力炬开关,堵截控制电路使电动机停转。调整力炬束缚弹资的紧缩量即可调整力炬的束缚值。该维护具有回想功用,对应于接线图中的电器设备是力矩开关LEF、LEO。当该维护动作往后,在打扫机械力矩缺点后,履行安排断电或信号霎时间反向一下即可恢复(即回想革除)正常工作。
(2)行程控制安排:由凸轮组和微动开关构成。该凸轮组通过齿轮减速装殷,与减速器传动轴相连,通过调整别离作用于正、反方向微动开关(即行程限位开关)的凸轮板的方位可束缚履行安排的行程(行程开关FCO,FCF)。该电气限位的范围在出厂时已经调好,一般情况下请勿随意调整,避免损坏安排。
(3)方位传感器:选用高精度、长寿命的导电塑料电位器作为方位传感元件,它与凸轮组同轴联接,整体式比例调度型电动履行安排方位指示信号,是将电位器随输出轴行程改动的电阻值送入PM-2控制板的对比扩展电路,并由它送出一个4-20mA的DC电流信号用于指示。
开关控制箱
在开关控制箱内装有PM电子方位定位器。
手轮
在缺点情况和调试进程中,可通过翻滚手轮来结束手动就地操作。
机械限位设备
首要用于缺点时以及避免手动操作时逾越极限方位维护。角行程电动履行安排的机械限位选用内置扇形涡轮限位结构,外形体积小,限位可靠;直行程电动履行安排的机械限位选用内置挡块型限位结构,可非常有效地维护阀座、阀杆、阀芯。
方位定位器实质上是一个将控制信号与方位反响信号进行对比并扩展以控制电动机开停和旋转方向的多功用大功率扩展板,它与履行安排的动力部件相连以控制履行安排按系统规则的情况工作。方位定位器首要由对比、逻辑维护、扩展驱动及功率扩展等电路构成。控制单相电动机的方位定位器功率扩展大都首要由光电祸合过零触发固态继电器(无触点电子开关)构成。其主体有些暗示如图4所示。需要留心的是“手动一主动”转换开关,该开关的作用是在没有外加信号时,与手动调整电位器P1协作运用,以便查询或调试履行安排。用后一定要将其拨回“主动”位世,避免影响投人系统主动控制。
开关控制修正
主动控制阀
主动控制阀最大的长处是可以远距离的操作阀门,这就意味着操作人员可以坐在控制室控制出产进程而不需要亲临现场去人工操作阀门的开和关。咱们只需铺设一些管线联接控制室和履行安排,驱动动力通过管线直接鼓励电动或气动履行安排,一般用的4-20mA信号来反响阀门的方位。
连续控制
假设履行安排被恳求用于控制进程系统的液位、流量或压力等参数,这是恳求履行安排一再动作的工作,可以用4-20mA信号作为控制信号,但是这个信号或许会和进程一样一再的改动。假设需要非常高频率动作的履行安排,只需选择格外的能一再启停的调度型履行安排。当一个进程中需要多台履行安排时,可以通过运用数字通讯系统将各个履行安排联接起来,这么可大大降低设备费用。数字通讯回路可以灵敏高效的传递指令和搜集信息。如今有多种通讯方法如:FOUNDATIONFIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和专为阀门履行安排计划的PAKSCAN等。数字通讯系统不单单可以降低出资费用,它们还可以搜集许多阀门信息,这些信息对于阀门的猜想性维护程序非常有价值。
猜想维护修正
操作人员可以凭仗内置的数据存储器来记载阀门每次动作时力矩感应设备测得的数据,这些数据可以用来监测阀门工作的情况,可以提示阀门是不是需要修补,也可以用这些数据来确诊阀门。
对于阀门可以确诊如下数据:
1.阀门密封或填料冲突力
2.阀杆、阀门轴承的冲突力矩
3.阀座冲突力
4.阀门工作中的冲突力
5.阀芯的所受的动态力
6.阀杆螺纹冲突力
7.阀杆方位
上述大大都数据存在于悉数种类的阀门,但着重点不一样,例如:对于蝶阀,阀门工作中的冲突力是可以疏忽的,但对于旋塞阀这个力数值却很大。不一样的阀门具有不一样的力矩工作曲线,例如:对于楔式闸饭,打开和关闭力矩都非常大,其它行程时只需填料冲突力和螺纹冲突力,关闭时,液体静压力作用在闸板上添加了阀座冲突力,毕竟楔紧效应使力矩灵敏增大直到关闭到位。所以根据力矩曲线的改动可以猜想出将会发生的缺点,可以对猜想性维护供应有价值的信息。
留心事项修正
以MD系列电动履行安排的整体式比例调度型为例。
在通电前,有必要进行外观检查和绝缘检查,动力回路(弧电回路)及信号触点对外壳的绝缘,用500V兆欧表测最不得低于20MΩ:信号输人、输出回路及它们与动力回路之间的绝缘,除格外恳求外,不应低于l0mΩ合格后方可通电。在通电后,应检查变压器、电机及电子电路有些元件等是不是过热,翻滚部件是不是有杂音,发现失常现象应立即堵截电源,查明要素。未查明要素前,不要简单焊下元件。更换电子元件时,应避免温度过高,损坏元件。更换场效应管和集成电路时一定要把电烙铁妥兽接地,或脱离电源运用余热进行焊接。拆开零部件、元器件或焊接导线时,应做好符号,对应记号。应尽公避免被检设备的输出回路开路,避免被检设备在有输人信号时停电。修理后的设备有必要进行校验。对干电动机要检查线圈对外壳及线圈之间的绝缘电阻,测皿线圈直流电组,清洗轴承并加优良润滑油,检查转子、定子线圈及制动装;对于减速器要溃散清洗各部件,检查行星齿轮有些的情况,检查斜齿轮有些的情况,检查涡轮涡杆或丝杆螺母的啮合情况,毕竟进行装置、调整并加长效铿基润滑脂。对于方位传感器有些要进行外观检查,检查电位器与行程控制安排的同轴联接情况,检查电位器的底子情况,检查电位器及扩展板之间的联接情况。
以在各种突发情况下的出产安全性为例。
在大型管网系统中,阀门分布较广或较远,为保证在各种突发情况下的出产安全性,阀门需要具有现地断电后手动关闭门,并一样可以在现地闪现及远程监控阀门开度的功用,这就需要电动履行安排具有自备电池低功耗手动方式,在现地断电情况下进入手动方式,运用自备电池可以不仅仅是现地闪现阀门开度,一同可以供应远端阀门开度闪现起到远程监控的作用。
低功耗手动方式,涉及到低功耗液晶屏技术、低功耗CPU技术、低功耗数据收集、核算、处理及发送并低功耗电池供电技术,其间关键的是阀门开度传感器需要选用全行程的一定值多圈编码器。 实习上在手动方式情况下,因改动照应恳求不高,MCU(微处理器)可以采用低功耗空地式工作方式,也便是半休眠方式,这么可以保证所耗功耗极低,自备电池容量可以较长时间的运用。
当选用低功耗半休眠方式的功用,阀门开度传感器就要选用停电情况下不影响方位回想的传感器,例如电位器或全行程多圈一定值编码器。电位器的精度与测量行程有限,如今在电动履行器上的运用有两种方法,一种是全行程用一次电位器行程(通过变速),断电方位不会扔掉,但是那样精度很低;另一种是用多次电位器行程,方位精度是前进了,但是每次超出行程就要靠电子回想结束,当断电后没有了电子回想方位,假设用电池结束回想,需消耗较多电池能量。假设用霍尔脉冲计数的方法,计数是实时不间断的,断电后用电池耗电回想,电池容 量是不可的。选用全行程多圈一定值编码器,是这种方式最或许结束的阀门开度传感器,当然,由于数据读取时间极短而要保证数据的准确性,恳求此编码器的数据可靠性恳求就很高了。有一些选用的一定值编码器是单圈功用的,超出单圈需要用电子计圈回想,其断电后的因需要计圈回想的耗电较大,不适合这种半休眠低功耗方式。
全行程多圈一定值编码器选用RS485主动方式发送数据,每隔8mS主动发送一次,编码器的通电发起时间极短,数据含两种校验方法,可靠性高,由于是全行程多圈一定值编码器,在总行程中的每一个方位是仅有编码的,与前次读数无关而无需计数、计圈及回想,所以可以选用空地式通电、读数的方式,比如每隔1—5秒时间,MCU主板空地式工作一次(或两次),每次工作时间仅几十毫秒,灵敏结束发起、数据读取、处理、发送的工作,其他时间处于休眠情况,这便是“半休眠低功耗方式”。
缺点分析修正
以MD系列电动履行安排的整体式比例调度型为例。
方位传感器有些
(1)电动履行安排接受控制系统宣告的开、关信号后,电机能正常翻滚,但没有阀位反响。其或许要素是:
1)方位传感器的电位器与行程控制安排不能同轴旋转,需检查联接有些是不是损坏;
2)电位器损坏或功用变坏,阻值不随翻滚而发生改动;
3)方位传感器的电位器及扩展板间联接导线是不是正常;
4)PM扩展板是不是损坏,有无反响信号送出。
(2)电动履行安排接受控制系统宣告的开、关信号后,电机能正常翻滚,但阀位反响一贯为一固定值,不随阀门的开、关而改动,其或许要素是:
1)导电塑料电位器的阻值为一恒值,不随翻滚而变,修理更换电位器;
2)扩展板中有关有些失常,检查处理。
履行器
(1)履行安排接纳控制系统宣告的开关信号后,电机不转并有嗡嗡声。其要素或许是:
1)减速器的行星齿轮有些卡涩、损坏或变形;
2)减速器的斜齿轮传动有些变形或过度磨损或损坏;
3)减速器的涡轮涡杆或丝杆螺母传动有些变形损坏、卡涩等;4)整体机械有些协作欠好,不灵敏,需调整加油。
电气有些缺点
1)电动履行安排接受控制系统宣告的开、关信号后,电机不转,也无嗡嗡声。或许要素是:没有交流电源或
图4
图4
电源不能加到履行安排的电机有些或方位定位器有些;PM扩展板工作不正常,不能宣告对应的控制信号;固态继电器有些损坏,不能将扩展板送来的弱信号转变成电机需要的强电信号;电机热维护开关损坏;力矩束缚开关损坏;行程束缚开关损坏;手动/主动开关方位选错或开关损坏;电机损坏。

2)电动履行安排接受控制系统宣告的开、关信号后,电机不转,有嗡嗡声。其或许要素是:电机的发起电容损坏;电机线圈匝间纤细短路;电源电压不可。
3)电动履行安排接受控制系统宣告的开、关信号后,电机颤抖,并伴有咯咯声,其要素或许是:PM扩展板的输出信号缺少不能使固态继电器完全导通,构成电机的加载电压缺少;固态继电器功用变坏,构成其输出端未完全导通。
与传统设备区别修正
从传统观念来看,气缸与电动履行器一贯被认为是归于两个完全不一样领域的主动化产品,跟着电气化程度的不断前进,电动履行器却逐渐浸入气动领域,二者在运用中既有竞赛又彼此弥补。在本期栏目中,咱们将从技术功用、收购和运用本钱、动力功率、运用场合及市场形势等几个方面来对比气缸与电动履行器各自的优势
技术功用的对比
图1
图1
尽人皆知,对比电动履行器,气缸可在恶劣条件下可靠地工作,且操作简略,底子可结束免维护。气缸擅长作往复直线运动,格外适于工业主动化中最多的传送恳求——工件的直线搬运。而且,仅仅调度设备在气缸两边的单向节流阀就可简略地结束安稳的速度控制,也变成气缸驱动系统最大的特征和优势。所以对于没有多点定位恳求的用户,绝大大都从运用便利性视点更倾向于运用气缸工业现场运用电动履行器的运用大大都都是恳求高精度多点定位,这是由于用气缸难以结束,退而求其次的效果。
  而电动履行器首要用于旋转与摇摆工况。其优势在于照应时间快,通过反响系统对速度、方位及力矩进行准确控制。但当需要结束直线运动时,需要通过齿形带或丝杆等机械设备进行传动转化,因此结构相对较为凌乱,而且对工作环境及操作维护人员的专业知识都有较高恳求。
气缸的优势
图2
图2
(1)对运用者的恳求较低。气缸的原理及结构简略,易于设备维护,对于运用者的恳求不高。电缸则不一样,工程人员必需具有一定的电气知识,否则极有或许由于误操作而使之损坏。
  (2)输出力大。气缸的输出力与缸径的平方成正比;而电缸的输出力与三个要素有关,缸径、电机的功率和丝杆的螺距,缸径及功率越大、螺距越小则输出力越大。一个缸径为50mm的气缸,理论上的输出力可达2000N,对于一样缸径的电缸,虽然不一样公司的产品各有区别,但是底子上都不逾越1000N。明白明晰,在输出力方面气缸更具优势。
  (3)习气性强。气缸可以在高温文低温环境中正常工作且具有防尘、防水才干,可习气各种恶劣的环境。而电缸由于具有许多电气部件的因素,对环境的恳求较高,习气性较差。
  电缸的优势首要体如今以下3个方面:
  (1)系统构成非常简略。由于电机一般与缸体集成在一同,再加上控制器与电缆,电缸的悉数系统便是由这三有些构成的,简略而紧凑。
  (2)间断的方位数多且控制精度高。一般电缸有低端与高端之分,低端产品的间断方位有3、5、16、64个等,根据公司不一样而有所改动;高端产品则更是可以抵达几百乃至上千个方位。在精度方面,电缸也具有一定的优势,定位精度可达?0.05mm,所以常常运用于电子、半导体等精细的职业。
  (3)柔韧性强。毫无疑问,电缸的柔韧性远远强于气缸。由于控制器可以与PLC直接进行联接,对电机的转速、定位和正反转都可以结束准确控制,在一定程度上,电缸可以根据需要随意进行运动;由于气体的可紧缩性和运动时发生的惯性,即使换向阀与磁性开关之间协作地再好也不能做到气缸的准断定位,柔韧性也就无从谈起了。


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