產(chǎn)品名稱:電動執(zhí)行器[ 2020-05-28 ]
- 產(chǎn)品介紹
- 規(guī)格尺寸
- 結(jié)構(gòu)圖片
一、電動執(zhí)行器的概述
電動執(zhí)行器是過程控制中的一個重要組成部分。它的作用是接受控制器送來的控制信號,改變被控介質(zhì)的流量,從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。執(zhí)行器的動作是由調(diào)節(jié)器的輸出信號通過各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的。執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。在電信號作為控制信號的控制系統(tǒng)中,目前廣泛應(yīng)用一下三種控制方式。
二、電動執(zhí)行器的應(yīng)用
在自控系統(tǒng)中,為使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出滿足一定精度的要求,在控制理論上常采用負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。即將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置輸出作為反饋信號,和電動調(diào)節(jié)器的輸出信號作比較,將其差值經(jīng)過放大用于驅(qū)動和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)向消除差值的方向運動,最終達(dá)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置輸出和電動調(diào)節(jié)器輸出信號成線性關(guān)系。
在應(yīng)用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的場合下,當(dāng)采用電/氣轉(zhuǎn)換器和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套時,由于是開環(huán)控制系統(tǒng),只能用于控制精度不高的場合。當(dāng)需要精度較高時,一般采用電/氣閥門定位器和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相配套,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移通過凸輪杠桿反饋到閥門定位器內(nèi),利用負(fù)反饋的工作原理,大大提高氣動調(diào)節(jié)閥的位置精度。因此,目前在自控系統(tǒng)中應(yīng)用的氣動調(diào)節(jié)閥大多數(shù)都與閥門定位器配套使用。
智能電動執(zhí)行器將伺服放大器與操作器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電路,而智能執(zhí)行器則將所有的環(huán)節(jié)集成,信號通過現(xiàn)場總線由變送器或操作站發(fā)來,可以取代調(diào)節(jié)器。
三、電動執(zhí)行器的三種分類以及發(fā)展
執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用相當(dāng)于人的四肢,它接受調(diào)節(jié)器的控制信號,改變操縱變量,使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常執(zhí)行。執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指根據(jù)調(diào)節(jié)器控制信號產(chǎn)生推力或位移的裝置,而調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置,而調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號支改變能量或物料輸送量的裝置,最常見的是調(diào)節(jié)閥。在生產(chǎn)現(xiàn)場,執(zhí)行器直接控制工藝介質(zhì),若選型或使用不當(dāng),往往會給生產(chǎn)過程的自動控制帶來困難。因此執(zhí)行器的選擇、使用和安裝調(diào)試是個重要的問題。
執(zhí)行器按其能源形式分為氣動、電動和液動三大類,它們各有特點,適于不同的場合。隨著近幾年來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)正逐步走向智能化的道路,而其中專門和氣動執(zhí)行器配套使用的智能閥門定位器和全電子電動執(zhí)行器的出現(xiàn)更加速了執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能化的發(fā)展,為執(zhí)行器的應(yīng)用開辟了新天地。
1、液動執(zhí)行器:液動執(zhí)行器推力最大,一般都是機(jī)電一體化的,但比較笨重,所以現(xiàn)在使用不多。但也因為其推力大的特點,在一些大型場所因無法取代而被采用,如三峽的船閥用的就是液動執(zhí)行器。
2、氣動執(zhí)行器:氣動執(zhí)行器的執(zhí)地機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體,其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式(見圖1)和活塞式(見圖2)兩類?;钊叫谐涕L,適用于要求有較大推力的場合,不但可以直接帶動閥軒,而且可以和蝸輪蝸桿等配合使用;而薄膜式行程較小,只能直接帶動閥桿。其執(zhí)行器分為正作用和反作用兩種形式,所謂正作用就是信號壓力增大,推桿向下;反作用形式就是信號壓力增大,推桿向上。這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移與輸入氣壓信號成正比例關(guān)系,信號壓力越大,推桿的位移量也越大。當(dāng)壓力與彈簧的反作用力平衡時,推桿穩(wěn)定在某一位置,氣動執(zhí)行器又有角行程氣動執(zhí)行器和直行程氣動執(zhí)行器兩種。隨著氣動執(zhí)行器智能化的不斷發(fā)展,智能閥門定位器成為其不可缺少的配套產(chǎn)品。智能閥門定位器內(nèi)裝高集成度的微控制器,采用電平衡(數(shù)字平衡)原理代替?zhèn)鹘y(tǒng)的力平衡原理,將電控命令轉(zhuǎn)換成氣動定位增量來實現(xiàn)閥位控制;利用數(shù)字式開、停、關(guān)的信號來驅(qū)動氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作;閥位反饋信號直接通過高精確度的位置傳感器,實現(xiàn)電/氣轉(zhuǎn)換功能。智能閥門定位器具有提高輸出力和動作速度、調(diào)節(jié)精確度(最小行程分辨率可達(dá)±0.05%)、克服閥桿摩擦力、實現(xiàn)正確定位等特點。正是因為這些配套產(chǎn)品的不斷智能化,才使得氣動執(zhí)行器更加智能化。由于氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單、輸出推力大、動作平穩(wěn)可靠、安全防爆等優(yōu)點,在化工、煉油等對安全要求較高的生產(chǎn)過程中得到廣泛的應(yīng)用。
3、電動執(zhí)行器:電動執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是分開的兩部分,其執(zhí)行機(jī)構(gòu)分角行程和直行程兩種。電動執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的直流信號,并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移去操縱閥門、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全防爆性能差,電機(jī)動作不夠迅速,且在行程阻或閥桿被扎住時電機(jī)容易受損。盡管近年來電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)在不斷改進(jìn)并有擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢,但從總體上看不及氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用的普遍。
隨著自動化、電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在越來越多的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)向智能化發(fā)展。上海自動化儀表股份有限公司在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計的新產(chǎn)品,采用了雙CPU、電子限力矩保護(hù)、電子行程限位、數(shù)字式位置發(fā)送器、相位自動鑒別、紅外線遙控調(diào)試以及故障診斷、自動切換處理多種保護(hù)拖施等關(guān)鍵技術(shù),提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性和精確度等級。它已通過防爆及射頻干擾、靜電放電、快速瞬變脈沖群等試驗,基本誤差小于±1.5%,回差為1%,外殼保護(hù)等級為IP65,使用環(huán)境溫度為-25℃~70℃,這些指標(biāo)均已達(dá)到國際先進(jìn)水平。智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一類新型終端控制儀表,它根據(jù)控制電信號直接操作改變調(diào)節(jié)閥閥桿的位移。由于人們對控制系統(tǒng)的精確度和動態(tài)特性提出了越來越高的要求,電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠獲得最快響應(yīng)時間,實現(xiàn)控制也更為合理、方便、經(jīng)濟(jì),因而正受到用戶的歡迎。它還可免去選用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)必需配置良好氣源設(shè)備和安裝氣路管線的麻煩。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,我們有理由相信,今后的執(zhí)行器將會和其它儀表一樣更加智能.
四、現(xiàn)場電動執(zhí)行器的特點
近年來,隨著現(xiàn)場總線的出現(xiàn)和發(fā)展,在國際上出現(xiàn)一些有影響的生產(chǎn)工業(yè)閥門和執(zhí)行器的專業(yè)化大公司相繼開發(fā)設(shè)計出符合現(xiàn)場總線通信協(xié)議的閥門和執(zhí)行器產(chǎn)品。符合現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有微處理器的控制器以及可與PC或PLC雙向通信的硬件及軟件組成,具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能,大致具有以下特點:
1、智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能??刂七\算任務(wù)由傳統(tǒng)的控制器轉(zhuǎn)為由執(zhí)行器的微處理器來完成,即執(zhí)行器直接接受變送器的信號,按設(shè)定值自動進(jìn)行PID調(diào)節(jié)、控制流量、壓力、壓差和溫度等多種過程變量。在一般情況下,閥門的特性曲線是非線性的,對執(zhí)行器組態(tài),定義8至32段折線可對輸出特性曲線進(jìn)行補(bǔ)償,提高了系統(tǒng)的控制精度。
2、一體化的結(jié)構(gòu)。智能執(zhí)行器包含了位置控制器、閥位變送器、PID控制器、伺服放大器以及電動的和氣動的模件,即將整個控制裝在一臺現(xiàn)場儀表里,減少了因信號傳輸中的泄露和干擾等因素對系統(tǒng)的影響,提高了系統(tǒng)的可靠性。
3、智能化的通信功能。由于通信符合現(xiàn)場總線的通信協(xié)議,執(zhí)行器與上位機(jī)或控制系統(tǒng)之間可通過總線進(jìn)行雙向數(shù)字通信,極大地提高了系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。這是與以往的執(zhí)行器最大的區(qū)別。由于符合現(xiàn)場總線的通信協(xié)議,所以,可以與任何其他符合現(xiàn)場總線的系統(tǒng)相互集成,構(gòu)成控制系統(tǒng)。
4、智能化的系統(tǒng)保護(hù)和自身保護(hù)功能。當(dāng)外電源掉電時,能自動利用后備電池驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu),使閥門處于預(yù)先設(shè)定的安全位置。當(dāng)電源、氣動部件、機(jī)械部件、控制信號、通信或其他方面出現(xiàn)故障時,都有自動保護(hù)措施,以保證系統(tǒng)本身以及生產(chǎn)過程的安全可靠。另外,自啟動和自整定功能使啟動變得極為簡易。
5、智能化的自診斷功能。自診斷功能可幫助快速識別故障的原因。對于執(zhí)行器的任何故障,智能執(zhí)行器均能盡早、盡快識別,在執(zhí)行器發(fā)生損壞前就采取有效措施,這會增加系統(tǒng)的可靠性,并延長設(shè)備壽命,避免工廠停車維修。
6、靈活的組態(tài)功能??梢宰杂山M態(tài)的智能執(zhí)行器具有較高的靈活性,因此,只需要少量類型的執(zhí)行器就可以滿足多變的工業(yè)現(xiàn)場要求。這對于制造商和用戶都是極有益的。例如,對于輸入信號,可以通過軟件組態(tài)來選擇合適的信號源,而不必更換軟件,也可以任意設(shè)置執(zhí)行器的運行速度和行程。
五、電動執(zhí)行器的分類
(1)執(zhí)行器按所用驅(qū)動能源分為氣動、電動和液壓執(zhí)行器三種。
(2)按輸出位移的形式,執(zhí)行器有轉(zhuǎn)角型和直線型兩種。
(3)按動作規(guī)律,執(zhí)行器可分為開關(guān)型、積分型和比例型三類。
(4)按輸入控制信號,執(zhí)行器分為可以輸入空氣壓力信號、直流電流信號、電接點通斷信號、脈沖信號等幾類。
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