电动多回转式执行机构及结构原理和组成部分..

发布时间: 2017-11-29       关注:
电动多回转式执行机构
目前共有二种类型的电动执行机构,一般分为部分回转电动执行机构(Part-Turn Electric Valve Actuator),和多回转电动执行机构(Multi-Turn Electric Valve Actuator),前者主要控制需要部分回转的阀门 例如:球阀,蝶阀等,后者需要多圈数旋转的阀门,例如闸阀等。
电力驱动的多回转式执行机构是常用、可靠的执行机构类型之一。使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆后驱动阀杆螺母,阀杆螺母使阀杆产生运动使阀门打开或关闭。多回转式电动执行机构可以快速驱动大尺寸阀门。为了保护阀门不受损坏,安装在在阀门行程的终点的限位开关会切断电机电源,同时当安全力矩被超过时,力矩感应装置也会切断电机电源,位置开关用于指示阀门的开关状态,安装离合器装置的手轮机构可在电源故障时手动操作阀门。
这种类型执行机构的主要优点是所有部件都安装在一个壳体内,在这个防水、防尘、防爆的外壳内集成了所有基本及先进的功能。主要缺点是,当电源故障时,阀门只能保持在原位,只有使用备用电源系统,阀门才能实现故障安全位置(故障开或故障关)
 
这种执行机构类似于电动多回转执行机构,主要差别是执行机构终输出的是1/4转记90度的运动。新一代电动单回转式执行机构结合了大部分多回转执行机构的复杂功能,例如:使用非进入式用户友好的操作界面实现参数设定与诊断功能。单回转执行机构结构紧凑可以安装到小尺寸阀门上,通常输出力矩可达800公斤米,另外应为所需电源较小,它们可以安装电池来实现故障安全操作。
选择要素
选择一台合适的阀门执行机构类型和规格时必须考虑下列要素:
驱动能源
常用的驱动能源是电源或流体源,如果选择电源为驱动能源,对于大尺寸阀门一般选用三相电源,对于小尺寸阀门可选用单相电源。一般电动执行机构可有多种电源类型供选择。
有时也可选直流供电,此时可通过安装电池实现电源故障安全操作。流体源种类很多,先可以是不同的介质如:压缩空气、氮气、天然气、液压流体等,其次它们可以具备各种压力,第三执行机构具有各种尺寸以提供输出力活力矩。
阀门类型
当选择阀门用执行机构时,必须要知道阀门的种类,这样才可以选择正确的执行机构类型。有些阀门需要多回转驱动,有些需要单回转驱动,有些需要往复式驱动,它们影响了执行机构类型的选择。通常多回转的气动执行机构比电动多回转执行机构价格要贵,但是往复式直行程输出的气动执行机构价格比电动多回转执行机构便宜。
力矩大小
对于90度回转的阀门如:球阀、碟阀、旋塞阀,好通过阀门厂商获得相应阀门力矩大小,大部分阀门厂商是通过测试阀门在额定压力下阀门所需的操作力矩,他们将这一力矩提供给客户。
对于多回转的阀门情况有所不同,这些阀门可分为:往复式(提升式)运动-阀杆不旋转、往复式运动-阀杆旋转、非往复式-阀杆旋转,必须测量阀杆的直径,阀杆连接螺纹尺寸已决定执行机构规格。
执行机构选型
一但执行机构类型和阀门所需驱动力矩确定了,就可以使用执行机构厂商提供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。
流体驱动的执行机构可调节行程速度,但是三相电源的电动执行机构只有固定的行程时间。
部分小规格的直流电动单回转执行机构可调节行程速度。
结构原理编辑
以MD系列电动执行机构的整体式比例调节型为例。
MD系列电动执行机构以交流伺服电动机为驱动装置的位皿伺服机构,由配接的位置定位器PM-2控制板接受调节系统的4~20mA直流控制信号与位置发送器的位置反馈借号进行比较,比较后的信号偏差经过放大使功率级导通,电动机旋转驱动执行机构的输出件朝着减小这一偏差的方向移动(位置发送器不断将输出件的实际位置转变为电信号—位盈反馈信号送位致定位器),直到偏差信号小于设定值为止。此时执行机构的输出件就稳定在与输人信号相对应的位置上。
组成部分编辑
角行程电动执行机构
角行程电动执行机构
MD系列角行程调节电动执行机构由动力部件和位置定位器(PM-2控制板)两大部分组成。其中动力部件主要由电动机、减速器、力矩行程限制器、开关控制箱、手轮和机械限位装置以及位置发送器等组成,其各部分作用简述如下:
电动机
电动机是特种单相或三相交流异步电动机,具有高启动力矩、低启动电流和较小的转动惯量,因而有较好的伺服特性。在电动机定子内部装有热敏开关(详见图3所示)做过热保护,当电动机出现异常过热(内部温度超过130℃)时该开关将控制电动机的电路断开以保护电动机和执行机构,当电动机冷却以后开关恢复接通,电路恢复工作。为了克服惯性惰走,调节型电动执行机构的电动机控制电路均有电制动功能。
减速器
角行程执行机构采用行星减速加蜗轮蜗杆传动机构,既有较高的机械效率,又具有机械自锁特性。直行程执行机构的减速器由多转执行机构减速器配接丝杆螺母传动装置组成。
力矩行程限制器
它是一个设置在减速器内的标准单元,由过力矩保护机构、行程控制机构(电气限位)、位置传感器及接线端子等组成。
过力矩保护机构
电动执行机构和齿轮箱配套图示
电动执行机构和齿轮箱配套图示
内行星齿轮在传递力矩时产生的偏转拨动嵌装在齿轮外圈的摆杆,摆杆的两端各装有一个测力压缩弹赞作为正、反向力矩的传感元件,当输出力矩超过设定限制力矩时,内齿轮的偏转使摆杆触动力炬开关,切断控制电路使电动机停转。调整力炬限制弹资的压缩量即可调整力炬的限定值。该保护具有记忆功能,对应于接线图中的电器设备是力矩开关LEF、LEO。当该保护动作以后,在排除机械力矩故障后,执行机构断电或信号瞬间反向一下即可恢复(即记忆解除)正常工作。
(2)行程控制机构:由凸轮组和微动开关组成。该凸轮组通过齿轮减速装殷,与减速器传动轴相连,通过调整分别作用于正、反方向微动开关(即行程限位开关)的凸轮板的位置可限定执行机构的行程(行程开关FCO,FCF)。该电气限位的范围在出厂时已经调好,一般情况下请勿随便调整,以免损坏机构。
(3)位置传感器:采用高精度、长寿命的导电塑料电位器作为位置传感元件,它与凸轮组同轴连接,整体式比例调节型电动执行机构位置指示信号,是将电位器随输出轴行程变化的电阻值送入PM-2控制板的比较放大电路,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电子位置定位器。
手轮
在故障状态和调试过程中,可通过转动手轮来实现手动就地操作。
机械限位装置
主要用于故障时以及防止手动操作时超过极限位置保护。角行程电动执行机构的机械限位采用内置扇形涡轮限位结构,外形体积小,限位可靠;直行程电动执行机构的机械限位采用内置挡块型限位结构,可十分有效地保护阀座、阀杆、阀芯。
位置定位器实质上是一个将控制信号与位置反馈信号进行比较并放大以控制电动机开停和旋转方向的多功能大功率放大板,它与执行机构的动力部件相连以控制执行机构按系统规定的状态工作。位置定位器主要由比较、逻辑保护、放大驱动及功率放大等电路组成。控制单相电动机的位置定位器功率放大部分主要由光电祸合过零触发固态继电器(无触点电子开关)构成。其主体部分示意如图4所示。需要注意的是“手动一自动”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配合使用,以便观察或调试执行机构。用后一定要将其拨回“自动”位世,以免影响投人系统自动控制。