ELE電動執(zhí)行器 SCVA-0/S300Comm.0107505

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周凱洋

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ELE電動執(zhí)行器 SCVA-0/S300Comm.0107505

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有二種類型，一般分為部分回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（Part-Turn Electric Valve Actuator)，和多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（Multi-Turn Electric Valve Actuator),前者主要控制需要部分回轉(zhuǎn)的閥門 例如：球閥，蝶閥等，后者需要多圈數(shù)旋轉(zhuǎn)的閥門，例如閘閥等。
電力驅(qū)動的多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)是常用、可靠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型之一。使用單相或三相電動機(jī)驅(qū)動齒輪或蝸輪蝸桿最后驅(qū)動閥桿螺母，閥桿螺母使閥桿產(chǎn)生運(yùn)動使閥門打開或關(guān)閉。多回轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以快速驅(qū)動大尺寸閥門。為了保護(hù)閥門不受損壞，安裝在在閥門行程的終點的限位開關(guān)會切斷電機(jī)電源，同時當(dāng)安全力矩被超過時，力矩感應(yīng)裝置也會切斷電機(jī)電源，位置開關(guān)用于指示閥門的開關(guān)狀態(tài)，安裝離合器裝置的手輪機(jī)構(gòu)可在電源故障時手動操作閥門。
這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點是所有部件都安裝在一個殼體內(nèi)，在這個防水、防塵、防爆的外殼內(nèi)集成了所有基本及*的功能。主要缺點是，當(dāng)電源故障時，閥門只能保持在原位，只有使用備用電源系統(tǒng)，閥門才能實現(xiàn)故障安全位置（故障開或故障關(guān)）。
這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)類似于電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要差別是執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終輸出的是1/4轉(zhuǎn)記90度的運(yùn)動。新一代電動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合了大部分多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)雜功能，例如：使用非進(jìn)入式用戶友好的操作界面實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定與診斷功能。單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊可以安裝到小尺寸閥門上，通常輸出力矩可達(dá)800公斤米，另外應(yīng)為所需電源較小，它們可以安裝電池來實現(xiàn)故障安全操作。
選擇要素
選擇一臺合適的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和規(guī)格時必須考慮下列要素：
驅(qū)動能源
常用的驅(qū)動能源是電源或流體源，如果選擇電源為驅(qū)動能源，對于大尺寸閥門一般選用三相電源，對于小尺寸閥門可選用單相電源。一般電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可有多種電源類型供選擇。
有時也可選直流供電，此時可通過安裝電池實現(xiàn)電源故障安全操作。流體源種類很多，首先可以是不同的介質(zhì)如：壓縮空氣、氮氣、天然氣、液壓流體等，其次它們可以具備各種壓力，第三執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有各種尺寸以提供輸出力活力矩。
閥門類型
當(dāng)選擇閥門用執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，必須要知道閥門的種類，這樣才可以選擇正確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型。有些閥門需要多回轉(zhuǎn)驅(qū)動，有些需要單回轉(zhuǎn)驅(qū)動，有些需要往復(fù)式驅(qū)動，它們影響了執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型的選擇。通常多回轉(zhuǎn)的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)比電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價格要貴，但是往復(fù)式直行程輸出的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)價格比電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)便宜。

力矩大小
對于90度回轉(zhuǎn)的閥門如：球閥、碟閥、旋塞閥，最好通過閥門廠商獲得相應(yīng)閥門力矩大小，大部分閥門廠商是通過測試閥門在額定壓力下閥門所需的操作力矩，他們將這一力矩提供給客戶。
對于多回轉(zhuǎn)的閥門情況有所不同，這些閥門可分為：往復(fù)式（提升式）運(yùn)動-閥桿不旋轉(zhuǎn)、往復(fù)式運(yùn)動-閥桿旋轉(zhuǎn)、非往復(fù)式-閥桿旋轉(zhuǎn)，必須測量閥桿的直徑，閥桿連接螺紋尺寸已決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型
一但執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和閥門所需驅(qū)動力矩確定了，就可以使用執(zhí)行機(jī)構(gòu)廠商提供的數(shù)據(jù)表或選型軟件進(jìn)行選型。有時還需考慮閥門操作的速度和頻率。
流體驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度，但是三相電源的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有固定的行程時間。
部分小規(guī)格的直流電動單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行單元，在電動單元組合式儀表中發(fā)揮著重要的作用。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以與多種電動操作器進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，促進(jìn)無擾動切換模式的形成，從而實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，在石油化工、電力以及鍋爐系統(tǒng)上水等方面均具有良好的應(yīng)用價值。基于計算機(jī)控制系統(tǒng)條件下，電動執(zhí)行器的穩(wěn)定性和控制精度是影響自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重要環(huán)節(jié)，因此在水廠應(yīng)用中加大力度探討電動執(zhí)行器的故障處理是非常必要的。

1 水廠電動執(zhí)行器的應(yīng)用原理

就電動執(zhí)行器的實際應(yīng)用情況來看，其屬于一種自動化控制的幾點一體化設(shè)備器件，作為一項執(zhí)行設(shè)備，電動執(zhí)行器處于自動化儀表的終端部位，主要功能是對閥門和擋板等設(shè)備進(jìn)行開關(guān)和調(diào)節(jié)控制，促進(jìn)工作效率的提升。

電動執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成，應(yīng)用原理如圖 1 所示，其中，Ii 為輸入電流，If 為變送器的反饋電流，θ 為執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)的角度或位移輸出量。

DKJ 角形成電動執(zhí)行器是具有良好應(yīng)用價值的一種閉合隨動系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)深度負(fù)反饋。就電動執(zhí)行器運(yùn)行原理來看，伺服放大器將輸入信號和位置反饋信號進(jìn)行對 i 后，準(zhǔn)確把握二者之間的偏差，并加以放大處理，以此作為主要因素驅(qū)動兩相電機(jī)轉(zhuǎn)動。在減速機(jī)作用下，輸出軸改變轉(zhuǎn)角的過程中，經(jīng)過位置發(fā)送器，促進(jìn)位置反饋電流的轉(zhuǎn)換，并反饋至私服放大器的輸入端。直至輸入信號與位置反饋信號之間差值為 0 時，兩相電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，此時輸出軸處于與輸入信號相對應(yīng)的位置上，并保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

電動執(zhí)行器是一種智能型電子式變頻電動調(diào)節(jié)閥，也是一種新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對執(zhí)行器的要求能夠自動調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)過程中，變頻電動調(diào)節(jié)閥的閥芯的運(yùn)行速度在閥位反饋信號和輸入信號偏差較大時，閥芯的運(yùn)行速度是不斷變化的，且比普通的電動執(zhí)行器要快。就電動執(zhí)行器工作模式來看，電動執(zhí)行器在實際應(yīng)用中主要包含就地方式、遠(yuǎn)程方式以及自動調(diào)節(jié)方式三種。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障或緊急事故時，旋鈕切到「手動」位置，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作。遙控方式是把中控室內(nèi)的操作器切換開關(guān)放在「手動」位置時，通過旋轉(zhuǎn)「開」或「關(guān)」旋鈕發(fā)出控制信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。