電動(dòng)執(zhí)行器可稱為調(diào)節(jié)閥,它的主要組成為伺服放大器、電動(dòng)操作器、伺服電機(jī)、減速器和位置發(fā)送器等幾個(gè)部分。其中,伺服放大器為放大單元,詞服電機(jī),減速器和位置發(fā)送器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)(下圖為電子執(zhí)行器組成框圖)。
電動(dòng)執(zhí)行器分為電磁式和電動(dòng)式兩類,電磁式以電磁閥及用電磁鐵驅(qū)動(dòng)的一些裝置為主。電動(dòng)式由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力,輸出轉(zhuǎn)角或直線位移,驅(qū)動(dòng)閥門或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)這種機(jī)構(gòu)的要求是:
1.輸出為轉(zhuǎn)角的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要有足夠的轉(zhuǎn)矩,對(duì)于輸出為直線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要有足夠的力,克服負(fù)載阻力。特別對(duì)高溫高壓閥門,其密封填料壓得比較緊,長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉之后,再開啟時(shí)往往比正常情況要費(fèi)更大的力。一般情況下,閥門的動(dòng)作速度并不一定要很高,特別是在流量調(diào)節(jié)時(shí),為避免引起振蕩,控制作用不能太快。為了加大輸出轉(zhuǎn)矩或力,電動(dòng)機(jī)輸出軸都帶有減速器。
2.減速器或電機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該有自鎖特性,保證電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)載的不平衡力(例如閘板閥的自重)不會(huì)引起轉(zhuǎn)角或位移變化。因此,往往用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)或電磁制動(dòng)器。采用這些措施,在意外停電時(shí),閥位也能保持在停電前的位置上。
3.執(zhí)行器必須帶有離合器及手輪機(jī)構(gòu)。停電或調(diào)節(jié)器發(fā)生故障時(shí),能夠在執(zhí)行器上進(jìn)行手動(dòng)操作,確保系統(tǒng)安全。
4.執(zhí)行器上應(yīng)該有閥位輸出信號(hào),這既是執(zhí)行器本身位置反饋的需要,也是閥位指示的需要。在執(zhí)行器進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí),給調(diào)節(jié)器提供自動(dòng)跟蹤的依據(jù)(無(wú)擾動(dòng)切換需要)。
5.行器上應(yīng)帶有限位裝置和限制力或轉(zhuǎn)矩的裝置,保護(hù)閥門及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不致因超過(guò)范圍或過(guò)大的操作力而損壞。
除了以上基本要求之外,為了便于和各種特性閥門配合,執(zhí)行器上可以具有可選擇的非線性特性,并且可以能直接接受數(shù)字信號(hào)。近來(lái)國(guó)外出現(xiàn)具有PID運(yùn)算功能的執(zhí)行器,這就是所謂“數(shù)字執(zhí)行器”和“智能執(zhí)行器”。
電動(dòng)執(zhí)行器是實(shí)現(xiàn)閥門程控、自控和遙控不可缺少的設(shè)備,其運(yùn)動(dòng)過(guò)程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來(lái)控制。由于電動(dòng)執(zhí)行器的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置工作規(guī)范及閥門在管線或設(shè)備上的位置,因此,正確選擇閥門電動(dòng)裝置,對(duì)防止出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象(工作轉(zhuǎn)矩高于控制轉(zhuǎn)矩)至關(guān)重要。
通常,正確選擇電動(dòng)執(zhí)行器的依據(jù)如下:
操作力矩操作力矩是選擇閥門電動(dòng)裝置的主要參數(shù),電動(dòng)裝置輸出力矩應(yīng)為閥門操作最大力矩的1.2~1.5倍。
操作推力閥門電動(dòng)裝置的主機(jī)結(jié)構(gòu)有兩種:一種是不配置推力盤,直接輸出力矩;另一種是配置推力盤,輸出力矩通過(guò)推力盤中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。
輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)閥門電動(dòng)裝置輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的多少與閥門的公稱通徑、閥桿螺距、螺紋頭數(shù)有關(guān),要按M=H/ZS計(jì)算(M為電動(dòng)裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù),H為閥門開啟高度,S為閥桿傳動(dòng)螺紋螺距,Z為閥桿螺紋頭數(shù))。
閥桿直徑對(duì)多回轉(zhuǎn)類明桿閥門,如果電動(dòng)裝置允許通過(guò)的最大閥桿直徑不能通過(guò)所配閥門的閥桿,便不能組裝成電動(dòng)閥門。因此,電動(dòng)裝置空心輸出軸的內(nèi)徑必須大于明桿閥門的閥桿外徑。對(duì)部分回轉(zhuǎn)閥門以及多回轉(zhuǎn)閥門中的暗桿閥門,雖不用考慮閥桿直徑的通過(guò)問題,但在選配時(shí)亦應(yīng)充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸,使組裝后能正常工作。
輸出轉(zhuǎn)速閥門的啟閉速度若過(guò)快,易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。因此,應(yīng)根據(jù)不同使用條件,選擇恰當(dāng)?shù)膯㈤]速度。
閥門電動(dòng)裝置有其特殊要求,即必須能夠限定轉(zhuǎn)矩或軸向力。通常閥門電動(dòng)裝置采用限制轉(zhuǎn)矩的連軸器。當(dāng)電動(dòng)裝置規(guī)格確定之后,其控制轉(zhuǎn)矩也就確定了。一般在預(yù)先確定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行,電機(jī)不會(huì)超負(fù)荷。但如出現(xiàn)下列情況便可能導(dǎo)致超負(fù)荷:一是電源電壓低,得不到所需的轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng);二是錯(cuò)誤地調(diào)定轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu),使其大于停止的轉(zhuǎn)矩,造成連續(xù)產(chǎn)生過(guò)大轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng);三是斷續(xù)使用,產(chǎn)生的熱量積蓄,超過(guò)了電機(jī)的允許溫升值;四是因某種原因轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)電路發(fā)生故障,使轉(zhuǎn)矩過(guò)大;五是使用環(huán)境溫度過(guò)高,相對(duì)使電機(jī)熱容量下降。
過(guò)去對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的辦法是使用熔斷器、過(guò)流繼電器、熱繼電器、恒溫器等,但這些辦法各有利弊。對(duì)電動(dòng)裝置這種變負(fù)荷設(shè)備,絕對(duì)可靠的保護(hù)辦法是沒有的。因此,必須采取各種組合方式,歸納起來(lái)有兩種:一是對(duì)電機(jī)輸入電流的增減進(jìn)行判斷;二是對(duì)電機(jī)本身發(fā)熱情況進(jìn)行判斷。這兩種方式,無(wú)論那種都要考慮電機(jī)熱容量給定的時(shí)間余量。
通常,過(guò)負(fù)荷的基本保護(hù)方法是:對(duì)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或點(diǎn)動(dòng)操作的過(guò)負(fù)荷保護(hù),采用恒溫器;對(duì)電機(jī)堵轉(zhuǎn)的保護(hù),采用熱繼電器;對(duì)短路事故,采用熔斷器或過(guò)流繼電器。
電動(dòng)執(zhí)行器收到設(shè)備以后,首先你要仔細(xì)檢查廠家是否配備有手動(dòng)和圖紙的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),并按照要求仔細(xì)控制圖紙和規(guī)格,所有檢查工作完成后,我們將開始調(diào)試。
因?yàn)橛泻芏喾N電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),但工作原理大致一致,操作的主要區(qū)別是輸出軸模式有很多種,我們將介紹放大的調(diào)試根據(jù)角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例,介紹電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)試方法。
先將手動(dòng)將電動(dòng)執(zhí)行器調(diào)整到中間位置,在電源打開前將操作模式改為局部操作。在兩部分完成后,我們選擇打開電源,然后觀察執(zhí)行器的方向和閥門的方向是否一致。如果沒有,我們需要把電源線換成相位。
那么我們必須進(jìn)行限制,閥移動(dòng)到一個(gè)坐著的位置,然后萬(wàn)用表蜂鳴器齒輪,然后檢查限制一些成為關(guān)閉點(diǎn),只有在近點(diǎn)是正確的,如果不是近點(diǎn)關(guān)閉調(diào)整間距,直到調(diào)整到正確的位置。
調(diào)試完位置后,需要調(diào)試完全打開位置的位置。在調(diào)整開限位之前,我們還需要檢查開限位的信號(hào)是否正確。調(diào)整好后,將閥門前后移動(dòng)幾次,觀察信號(hào)是否正常。
然后我們需要對(duì)反饋進(jìn)行調(diào)試,電動(dòng)執(zhí)行器的反饋電流是否正確非常重要,因?yàn)榉答侂娏髦苯佑绊懡o定的信號(hào),所以確保反饋電流準(zhǔn)確是很重要的。
調(diào)試過(guò)程首先是將萬(wàn)用表輸入mA,并將其串入反饋回路,然后執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉狀態(tài),此時(shí)要觀察萬(wàn)用表的反饋值,如果是4mA,則反饋值是正確的,如果不是有偏差,則需要調(diào)試。
調(diào)試與零電位計(jì)反饋值到正確的值,然后執(zhí)行機(jī)構(gòu)完全開放式,這次反饋值是20ma是正常的,如果這個(gè)錯(cuò)誤繼續(xù)一步行動(dòng),通過(guò)完整的電位器反饋值轉(zhuǎn)移到20ma,幾次和調(diào)試,調(diào)試合格。
最后一步是打開電動(dòng)執(zhí)行器的操作模式為遠(yuǎn)程操作模式,通過(guò)信號(hào)發(fā)生器4馬電動(dòng)執(zhí)行器輸入信號(hào),看看閥改變坐的位置,然后輸入值20ma,看看它是完全開放狀態(tài),然后分別對(duì)應(yīng)于給定的值,值查看反饋是否與我們給定的值是相同的,如果錯(cuò)誤需要重復(fù)步驟,已經(jīng)調(diào)試直至合格。