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[行业技术文章]智能电动执行器及其发展趋势
更新时间:2013-03-30 发布:www.1024sj.com


  工生产进程自动调理系统一般由检测器、调理器、执行器和调理对象组成。其中执行器总是不成缺少,一般由执行机构和调理机构(一般称为调理阀)组成。此外,凭据需要还可配上阀门定位器和手轮机构等附件。 

    执行器在现代生产进程自动化中起着十分重要的作用,常被称为实现生产进程自动化的“手足”。电动执行器以电能为动力,接受调理器来的尺度旌旗灯号(模拟或数字),经由过程将这旌旗灯号酿成相对应的机械位移(转角、直线或多转)来自动改变操作变(调理阀、风门、挡板开度等),以到达对被调参数(温度、压力、流、液位等)进行自动调理的目的,使生产进程按预定要求进行。所以电动执行器对自动调理系统的平安运行、靠得住性及调理品的劣都有很年夜影响。

    相对气动、液动执行器而言,电动执行器主要有3点势:

    (1)无需特殊的气源和空气净化等装配。即使电源失电时,也能连结原执行位置;
    (2)可远距离传输旌旗灯号,电缆敷设比气管和液体管道敷设利便得多,且便于线路检查;
    (3)与计较机毗连利便简洁,更顺应采用电子信息新技术。

    1、DKJ型电动执行器及其不足

    电动执行器有角行程和线行程之分。DKJ型角行程电动执行器是DDZ-II型电动单元组合仪表中的执行单元,是传统电动执行器的典型产物。它主要由伺服放年夜器和执行机构两部门组成,接受来自调理单元、变送单元或手动操作器输出的统一尺度电流旌旗灯号,将其转换成与之相对应的机械位移输出。

    虽然DKJ型电动执行器在各工部门都有较多运用,但它存在着不足,主要有以下几点:

    (1)产物规格品种较单一,且只有一种位移速度,不能知足一些复杂系统要求;
    (2)没有力矩庇护和行程开关,虽然电念头能堵转,但其转矩(或力矩)一直施加在阀门或生产装备上,使阀门或生产装备容易受损而减小使用寿命;
    (3)制动器容易磨损,电容击穿问题也较年夜,平均故障距离时间(MTBF)为10000h左右;
    (4)在机械上不能自锁,增加了对制动器的靠得住性要求。

    2、智能电动执行器及特点

    近年来,电动执行机构获得了快速成长,国内外一些厂商相继推出带现场总线通讯协议的智能电动执行器。新型智能电动执行器哄骗微机和现场总线通讯技术将伺服放年夜器与执行机构合为一体,不仅实现了双向通讯、PID调理、在线自动标定、自校正与自诊断等多种控制技术要求的功能,还增设了行程庇护、过力矩庇护、电念头过热庇护、断电旌旗灯号庇护、输泛起场阀位指示和故障报警等功能。它可进行现场操作或远方操作,完成手动操作及手动/自动之间无扰动切换。

    智能电动执行器采用新颖结构部件。伺服放年夜器中采用了微处置器系统,所有控制功能都可经由过程编程实现,还具有数字通讯接口,从而具有HART协议或现场总线通讯功能,成为现场总线控制系统中的一个节点。有的伺服放年夜器中还采用变频器技术,可更有用控制伺服机电动作。减速器采用新颖传动结构,运行平稳、传动效率高,无爬行、磨擦小。位置发送器采用新技术和新方式,有的采用霍尔效应传感器,直接感应阀杆的纵向或旋转动作,实现了非接触式定位检测;有的采用特殊电位器,电位器中装有球轴承和特种导电材做成的电阻薄片;有的采用磁阻效应的非接触式旋转角度传感器。

    智能电动执行器凡是都有液晶显示器和手动操作按钮,用于显示各类状态信息和输进组态数据和手动操作等。

    智能电动执行器与传统电动执行器相比,主要有以下特点:

    (1)主要参数技术指标进步前辈,如工作死区、基本误差、回差等指标已到达或接晚进步前辈水平,跨越国内现有DDZ-II、III型电动执行器。
    (2)采用进步前辈微机和数字显示技术,以智能伺服放年夜器取代传统伺服放年夜器,以数字式操作器取代原有模拟指针式操作器,解决了数字显示跳动频仍而造成人眼委靡的问题。
    (3)功能强、使用利便,具有自诊断、自调整和PI调理等功能,尤其是PI调理功能可省往前级调理器,直接接受变送器旌旗灯号。
    (4)增加了流特征软件批改。采用微处置机后,能灵活地设定、改变流特征,提高调理阀控制性能,使一种固有特征的调理阀可以拥有多种输出特征,使不能进行阀芯外形批改(蝶阀)的阀也可改变流特征,可以使非尺度特征批改为尺度特征,该功能将改变持久以来靠阀芯加工批改流特征的现状。
    (5)在调理中采用电制动和断续调理技术,对具有自锁功能的执行机构可取消机械磨擦制动器,提高了整机的靠得住性。
    (6)三相放年夜器的设计采用由单相智能伺服放年夜器外接三相功率转换器的组合式方案,利便了生产和备料,为控制室不进三相电源的控制提供了可能。

  3、几种典型智能电动执行器

    1. IKZL智能型电动执行器

    IKZL智能型电动执行器由上海自动化仪表股份有限公司下属自动化仪表十一厂研制。它采用现代高效单片MCU和外围芯片组成控制单元,接收统一尺度直流旌旗灯号,经过运算处置后,终驱动交流机电输出与之相对应的直线位移。该机构可利便与调理阀配套成自动调理阀,具有调理阀自己所要求的各类动作变换功能,适用于电力、冶金、石油、化工及轻工等工部门。其主要特点:

    (1)以单订交流220V电源为动力;
    (2)采用高性能导电塑料电位器为位置传感器,切确度高、寿命长;
    (3)用永磁式交流同步机电作驱动机电,短时间超负荷情况下不会损坏;
    (4)内置记忆芯片于控制部件,在输进电压低于额定电压前的瞬间,自动记下现场数据,当输进电压恢复正常后,能保证系统继续工作;
    (5)备有尺度RS-485通讯口。
    (6)除自动跟踪输进旌旗灯号实现阀门的开度操作外,也可在现场以手动操作按键方式电动改变阀门开度;
    (7)当执行机构控制电路中MCU发出开或关的饬令后,执行机构在6s内不动作,将被判定为机电堵转,同时显示器泛起闪灼,并遏制发出开或关饬令,执行机构将遏制运行。直到仪表被复位后,才可再次投进使用。
    (8)仅配上输进旌旗灯号线及单订交流电源线即可控制运转而无需另配伺服放年夜器;
    (9)该执行器设计玉成封锁,防尘、防水。采用MCU控制,无需开盖,就可进行机械行程设定,输进旌旗灯号标定,且操作简单、利便;

    2. ONTRAC MOE700/MME800系列智能电动执行器

    该系列智能电动执行器是重庆川仪十厂由德国H&B公司(现属ABB团体)引进并推出的。MOE700系列为数字调理型-S2控制模式,MME800系列为接连调理型-S4控制模式。它们采用机械自锁的蜗轮、蜗杆结构,三相机电变频驱动和智能化监控、数字检测技术,其运行速度和力矩可在线或离线宽范围设定,尺度化水平高。具有功能壮大,使用简单和维护小的特点,配上分歧减速装配,可输出角位移(力矩可达40000Nm)和直线位移(推力可达80KN),驱动各类阀体或挡板。其主要特点以下:

    (1)高度智能化设计,位移、力矩、速度等位微处置器现代控制技术,组态灵活,功能壮大;
    (2)电子化、数字化霍尔传感器检测,切确度高、靠得住性高、稳定性好、抗干扰能力强;复合传感,位移、速度和转向由统一传感器检测;
    (3)组态方式有本机控制、远控或系统在线3种方式,简化了调试和设置操作;
    (4)机电速度、负载变频控制,不受电源电压波动影响,统一产物运用面宽,备品少;
    (5)高靠得住设计,电子化监控、诊断、报警等,功能齐全,正常工作参数值为报警庇护值的一半;电子参数调控型取代原机械额定值型,年夜年夜提高执行机构靠得住性、可控性和寿命。
    (6)输进、输出方式组态灵活,数字、脉冲、模拟和现场总线方式凭据需要选配,具有普遍的适用性;
    (7)定位平稳,反向、减速制动,平滑定位;
    (8)蜗轮、蜗杆机械传动结构,具有逆向自锁特征,机电无需刹车,维护少;
    (9)防护品级IP67,可选IP68。

    3. IQ系列智能电动执行器

    英国罗托克(ROTORK)公司于90年月推出了智能型电动执行器(IQ系列),与普通执行器相比具有以下特点:

    (1)便当的参数远控设定功能。投进使用前,只要使用由厂家提供的用设定工具,瞄准执行器就可进行参数的远控设定。不仅简化了设定工作法式,还提高了装备平安运行性,出格是那些要求防爆的场所尤其重要;
    (2)丰硕的在线显示功能。采用液晶显示技术,哄骗内置式液晶显示板,不仅可准确显示阀门开、关状态和正常阀门开度等,且在参数设定或执行器有故障时,也能显示出重要信息;
    (3)完善的自诊断及庇护功能。它可在线诊断出伺服机电过载、过热情况及电源的状态等,还能自动识别三相电源相位,紧急情况时,执行器可保位或运行到预先设定的平安位置;
    (4)进步前辈的控制功能。采用了计较机技术,把进步前辈自动追随控制技术设计为它的一项尺度功能。执行器响应速度与现实要求误差年夜小成比例,即所谓的“变速控制”,年夜年夜提高了执行器响应品;
    (5)较强的现场顺应性。整机设计具有IP54级防护能力,且对执行器内部与外部旌旗灯号的口也都采用光电隔离技术,提高了靠得住性、出格是执行器内部控制卡件采用了防震固定法,所有接插件都带有“反扣”以防松动,积木式结构使维修很是利便。

    4、智能电动执行器的成长趋向

    综上所述,智能电动执行器的成长趋向可以回纳为:机电一体化结构慢慢取代组合式结构,智能化控制技术慢慢取代纯电子控制技术,带通讯技术功能的慢慢取代不带通讯技术的,数字控制方式慢慢取代传统的模拟控制方式,运用红外远控的非接触式调试技术慢慢取代接触式手动调试技术等等。

    当智能电动执行器与现场总线毗连时,智能执行器就成了现场总线控制系统(FCS)中的一块现场仪表,这时候它不仅具有执行器功能,还具有控制、运算和通讯等功能。因而可知,我国今朝新一代合适现场总线的智能电动执行器产物,是执行机构从此成长的必然趋向,它的成功研究与运用给电动执行器的进一步成长打下秀根蒂根基,并将给智能电动执行器带来广漠的市场成长前景。



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