電動執(zhí)行機構簡介
江蘇飛華執(zhí)行器有限公司--周加強
一.電動執(zhí)行機構應用和分類
應用于閥門和風門擋板的開關和調節(jié)控制，屬于現場控制類儀表。
執(zhí)行機構的分類
電動:電機驅動，方便控制，體積小，效率高，品種多，經濟，使用壽命一般5－10年。
氣動：氣源驅動，使用簡單，防爆性能好，成熟可靠，運行速度快，需要氣源及管路，效率低，維護量大。
電液式：電動泵控制液壓缸，可靠性最高，定位精度好，使用壽命長達40－50年，運行速度快，體積龐大，價格昂貴。
氣動及電液式執(zhí)行器
從應用來分類
直行程（Linear Actuator）:直行程調節(jié)閥（口徑一般為15－150mm）的控制。輸出推力：0.5—25KN，行程（10－100mm）,行程速度（0.2—2.5mm/s）。
從應用來分類
角行程（Quarter-turn Actuator）:90度轉角閥門（如蝶閥、球閥）和風門擋板的控制。輸出力矩：50—20000Nm（常用力矩：100Nm，250Nm，700Nm，1600Nm，2500Nm，4000Nm，6500Nm）行程:90º、120º,行程速度（5－150S）。
從應用來分類
多轉式（Multi-turn Actuator）:多回轉閥門（如閘閥）的控制，也是直行程、角行程執(zhí)行器的基礎。輸出力矩：30－2000Nm，行程（0.25－50S.）,行程速度（1—120r/min）。
從結構來分類
緊湊型: 將電機、減速機和控制器集成在一起，也稱一體化結構，一般的輕載型執(zhí)行器都是這種結構。
重載型: 由多轉式執(zhí)行器配以不同的減速機構成。其電機、減速機
和控制器封裝在不
同的殼體內。
PS執(zhí)行器屬于緊湊的一體化結構
Schiebel執(zhí)行器屬于重載型結構
二. 電動執(zhí)行器的結構
電動執(zhí)行器一般由
伺服電機
控制器
減速機
輔助部件
四部分組成。
PS執(zhí)行器結構示意圖
伺服電機部件
鼠籠式交流異步電機：可靠性高，成本低，成熟可控，發(fā)熱較多，無自鎖功能。
永磁交流同步電機：可靠性高，成本高，大功率體積較大，有自鎖功能，發(fā)熱較少。
新型直流電機：體積小、成本高、可控性最好、有自鎖功能。
控制器部件
接受和輸出4－20mA模擬信號和數字信號實現對于執(zhí)行器的自動控制，新近發(fā)展的智能化技術還可以實現對執(zhí)行器的功能設定、故障自診斷、狀態(tài)報警和紀錄、顯示和通訊功能。
控制器部件
定位器：又稱伺服放大器，控制執(zhí)行器按照輸入控制信號到適應的位置。
位置發(fā)生器：將閥位變換成4－20mA信號用于傳送。常見的傳感器有電位器、非接觸式霍爾傳感器、非接觸式編碼器。
電機開關控制組件：接受定位器信號，控制電機開關。一般有故態(tài)繼電器和機械式繼電器兩種模式。
控制器部件
人機界面:顯示執(zhí)行器狀態(tài)，有液晶顯示器和機械顯示兩種；通過通訊傳送有關信息，常用的通訊協議
為Profibus。
Schiebel執(zhí)行器的人機界面
就地控制箱：實現執(zhí)行器就地操作功能，由一組帶鎖的選擇開關組成。
減速機部件
正齒輪傳動
渦輪蝸桿齒輪傳動
行星齒輪傳動
滾軸絲桿傳動
PSQ執(zhí)行器行星齒輪減速機構
正齒輪傳動結構
渦輪蝸桿減速箱
輔助部件
手輪部件：斷電和調試時操作執(zhí)行器。
閥位顯示部件：現場顯示執(zhí)行器閥位情況。
電氣及機械限位裝置：雙重保護，智能型產品有采用電流傳感器技術來實現限位和力矩保護功能。
力矩保護開關：過力矩時對執(zhí)行器的減速機構進行保護。
加熱電阻：保持電氣盒空間一定的溫度，在低溫時不會接露，使電氣部件受潮。
附加限位開關和力矩開關：提供一些附加的信號點。
三.基本概念
運行模式：開關型S2－15min，
調節(jié)型S4－1200c/h,S4－600c/h,40%ED
電機絕緣等級：E級—耐溫130℃； F級－耐溫150℃；H級－耐溫180℃
外殼防護等級：IP65,IP67,IP68
非侵入式結構：接線端子和控制部件完全分開，調試時不用打開外殼。
基本概念
開關力矩與調節(jié)力矩
智能執(zhí)行器：采用智能控制器，具有智能設定（行程、速度、力矩、輸出狀態(tài)等參數）、自診斷、通訊功能的執(zhí)行器。
基本概念
齒輪材質：力矩傳輸齒輪一般材質都是一硬一軟，以減少摩擦保護齒輪。以前一般采用鋼和銅材質搭配，現在則采用鋼和工程塑料。
齒輪潤滑：采用耐高溫的潤滑脂
四.執(zhí)行器選型的關鍵參數
輸出力矩（角行程和多轉式）、輸出推力（直行程）；
速度：角行程為多少秒；多轉式為多少r/min.直行程為多少mm/s;
行程：角行程為90º、120º，多轉式為多少轉，直行程為多少mm；
執(zhí)行器的運行模式：開關型還是調節(jié)型；
執(zhí)行器選型的關鍵參數
其他輔助功能：控制輸入模式，附件開關輸出，閥位反饋輸出，通訊功能，就地手操功能，信號隔離功能；
電源：單相220/230VAC,三相380/400VAC,
直流24/48VDC；是否需要防爆？
連接方式及尺寸：直聯式與連桿連接方式，傳動軸的結構與尺寸。
直聯式結構示意圖
連桿連接示意圖
五.PS－AMS智能執(zhí)行器
采用直流電機驅動。
智能化控制器，在一定的范圍內對于力矩、速度、行程等功能進行設定。
非侵入式結構，接線盒獨立，不用開蓋即可進行接線和調試。
PSL將采用鋁合金外殼。
全面覆蓋現有的PS執(zhí)行器系列。
帶有就地手操和顯示功能。
PS－AMS智能執(zhí)行器
六.PS即將推出的智能多轉式執(zhí)行器
采用中空的無刷直流電機。
采用行星齒輪傳動機構。
體積為同類產品中最小。
全智能化控制器，在一定范圍內可以變速、變力矩。
具有防爆功能結構。
價格極具競爭力。
七.市場上主要的競爭產品
英國Rotork
電動執(zhí)行器世界的領導者，產品品種齊全，性能好，IP68的防護，但價格最貴。
一些技術的率先應用者：非接觸式閥位反饋傳感器、非浸入式結構、紅外遙控設定功能。
市場上主要的競爭產品
德國AUMA
世界上最大的電動執(zhí)行器生產廠商，40年歷史，產品系列全。
市場上主要的競爭產品
德國SIPOS5
AUMA于99年10月從Siemens收購而來，在中國是獨立體系和品牌銷售。率先推出變頻電機技術的智能執(zhí)行器，在一定范圍內可實現變力矩和速度。
市場上主要競爭的國產產品
傳統國產產品：70年代設計，體積龐大，性能不好，但價格便宜。
市場上主要的競爭產品
奧托克（Autork)：完全仿制Rotork的IQ系列產品，價格便宜，市場能力強。
市場主要的競爭產品
天津伯納德系：80代中期由天津儀表引進生產，后擴散為多家生產。價格便宜，但力量較分散。
市場上主要的競爭產品
鞍山鞍熱工裝361/3610系列
由鞍山熱工和日本工裝于90年代初設立，是在國內最早推出的電子一體化電動執(zhí)行器產品。市場影響較大，但市場營銷不活躍。
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