一、執(zhí)行器的工作原理
1、3810電子式執(zhí)行器浦源自控是一種自動控制領(lǐng)域的常用機(jī)電一體化設(shè)備器件,是自動化儀表終端的執(zhí)行設(shè)備。主要是對一些閥門、擋板等設(shè)備進(jìn)行開關(guān)和調(diào)節(jié)控制,代替人工作業(yè)。它由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。輸出量θ為執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)的角度或位移。
角行程電動執(zhí)行器是一個具有深度負(fù)反饋的閉合隨動系統(tǒng)。伺服放大器將輸入信號Ii和來自執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋信號If進(jìn)行比較,將兩者的偏差進(jìn) 行放大以驅(qū)動兩相電機(jī)轉(zhuǎn)動,再經(jīng)減速機(jī)減速,帶動輸出軸改變轉(zhuǎn)角。輸出軸轉(zhuǎn)角的變化又經(jīng)過位置發(fā)送器按比例轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的位置反饋電流If,反饋到伺服放大 器的輸入端。當(dāng)Ii與If偏差為0時,兩相電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動,輸出軸穩(wěn)定在與輸入Ii相對應(yīng)的位置上。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸轉(zhuǎn)角θ與輸入信號電流之間的關(guān)系 為:
θ=KIi (1)
式中:K=9 /mA,可以近似看成一個比例環(huán)節(jié)。前置磁放大器是伺服放大器的主要部件,它是一個具有內(nèi)部反饋的直流雙推挽式磁放大器,它利用磁鐵材料的非線性原理,將電流轉(zhuǎn)換成電壓輸出。
2、電動執(zhí)行器工作模式
就地方式、遠(yuǎn)程方式和自動調(diào)節(jié)方式。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)。
在自動調(diào)節(jié)方式時,其控制過程:輸入信號Iλ1=0時,位置發(fā)送器反饋電流I反=0,此時伺服放大器沒有輸出電壓,電機(jī)停轉(zhuǎn),執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸穩(wěn)定在預(yù)選好的零位。
輸入信號Iλ1>0時,此輸入信號與系統(tǒng)本身的位置反饋電流在伺服放大器中進(jìn)行磁勢綜合比較,由于這2個信號大小不相 等且極性相反就有誤差磁勢出現(xiàn),從而使伺服放大器有足夠的輸出功率驅(qū)動電機(jī),執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸就朝著減少這個誤差磁勢的方向運(yùn)動,直到輸入信號和位置反饋信 號兩者相等為止,此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應(yīng)的位置上。
二、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成及功能
電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速器及位置發(fā)送器3部分組成。
1 電機(jī)
電機(jī)是接受伺服放大器或電動操作器輸出的開關(guān)電源,把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,從而驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。
2 減速器
減速器是將電機(jī)的高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的輸出功率,驅(qū)動輸出臂轉(zhuǎn)角限制在90°范圍內(nèi),產(chǎn)生的扭矩通過聯(lián)桿驅(qū)動閥板開啟。
3 位置發(fā)送器
是通過連桿產(chǎn)生軸向位移,改變鐵芯在差動變壓器線圈中的位置,使差動變壓器輸出對應(yīng)位置的電壓轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的直流電流信號(4~20mA)。減速器輸出軸的轉(zhuǎn)角位移與位置發(fā)送器的輸出電流呈線性關(guān)系。
三、根據(jù)現(xiàn)場控制要求確定電動執(zhí)行器
3810電子式執(zhí)行器浦源自控的控制模式一般分為開關(guān)型(開環(huán)控制)和調(diào)節(jié)型(閉環(huán)控制)兩大類。
(1)開關(guān)型(開環(huán)控制)。開關(guān)型電動執(zhí)行器一般實現(xiàn)對閥門的開或關(guān)控制,即閥門要么處于全開位置,要么處于全關(guān)位置,此類閥門不需對介質(zhì)流量進(jìn)行精確控制。特別值得一提的是開關(guān)型電動執(zhí)行器因 結(jié)構(gòu)形式的不同還可分為分體結(jié)構(gòu)和一體化結(jié)構(gòu)。分體結(jié)構(gòu)和一體化結(jié)構(gòu)是屬于互補(bǔ)型,一體化結(jié)構(gòu)適合控制系統(tǒng)工藝要求簡單的情況,容易診斷故障,價格比較 低;分體結(jié)構(gòu)難度高,容易出現(xiàn)故障且不容易診斷維修,同時價格貴。由于礦山自動控制系統(tǒng)中的水系統(tǒng)控制通常集中一個地方,現(xiàn)場的電裝設(shè)備與其他控制設(shè)備通 過信號發(fā)送相互連接,控制整個系統(tǒng)。這種情況采用采用一體化結(jié)構(gòu)電動執(zhí)行器比較合理,不容易出現(xiàn)電動執(zhí)行器功能與系統(tǒng)控制設(shè)計不匹配等現(xiàn)象方面的故障。因 此,在確定電動執(zhí)行器選型時必需對此做出說明,不然經(jīng)常會發(fā)生在現(xiàn)場安裝時與控制系統(tǒng)沖突等不匹配現(xiàn)象。
(2)調(diào)節(jié)型(閉環(huán)控制)。調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器不僅具有開關(guān)型一體化結(jié)構(gòu)的功能,它還能對閥門進(jìn)行精確控制,從而精確調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。其中控制 信號包括電壓、電流,常見的控制信號有電壓信號(0~5V、1~5V)和電流信號(4~20mA、0~10mA)。在礦山企業(yè)的工藝現(xiàn)場中,對于工藝都是 精度比較高,自動控制系統(tǒng)的壓力或者水流量都會對生產(chǎn)條件造成很大影響,采用調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器。在遇到線路故障造成控制信號丟失時,可以啟閉到設(shè)定的保護(hù) 值。因此在選擇電動執(zhí)行器時,必須明確控制信號的參數(shù)和類型。也就是調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器的工作形式,但是現(xiàn)實中很多產(chǎn)品在出廠后并不能進(jìn)行修改。奧美閥控生 產(chǎn)的智能電動執(zhí)行器可以通過現(xiàn)場設(shè)定進(jìn)行靈活修改,并可設(shè)定任意位置(0~)為保護(hù)值。圖2為奧美閥控生產(chǎn)的智能型電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。
(3)根據(jù)閥門輸入的扭力確定電動執(zhí)行器的輸出扭力閥門啟閉所需的扭力決定著電動執(zhí)行器選擇多大的輸出扭力,一般由使用者提出或閥門廠家自 行選配,作為執(zhí)行器廠家只對執(zhí)行器的輸出扭力負(fù)責(zé),閥門正常啟閉所需的扭力由閥門口徑大小、工作壓力等因素決定。閥門實際運(yùn)行中,啟閉的瞬間需要大的扭 力,閥門開啟后,在較長的運(yùn)行中需要的扭力要小于起閉時的扭力,雖然閥門運(yùn)行扭力小于起動扭力,在選擇電動執(zhí)行器時要保證運(yùn)行扭力大于閥門的扭力,只有這 樣才能保證閥門的正常工作。因此電動執(zhí)行器必需選擇一個合理的扭力范圍。
(4)根據(jù)所選電動執(zhí)行器確定電氣參數(shù)不同型號及不同廠家的執(zhí)行器其電氣參數(shù)也有所不同,電氣參數(shù)主要是額定電流、二次控制回路電壓及電機(jī) 功率等,設(shè)計師在選型時只需要確定這幾項。如果忽略電氣參數(shù),會造成電機(jī)閥門工作時出現(xiàn)跳閘、保險絲斷裂及其他故障。比如由于一般模擬量控制是 0~10mA、1~5V,還有4~20mA等,一般調(diào)節(jié)型(一體化)電動執(zhí)行器都可以用模擬量控制;開關(guān)量控制一般開關(guān)量控制信號是“開”“關(guān)”指令信 號,也有可能還有“停”指令信號,并分為幾種:無源、24VDC、220VAC,如果開關(guān)量為220VAC,則需要配伺服放大器。如果執(zhí)行器控制沒有用伺 服放大器,則選用220VAC開關(guān)型的電動執(zhí)行器時,需要注意執(zhí)行器電機(jī)功率一定要小于提供的這個220V開關(guān)量功率。
四、主要技術(shù)參數(shù):
電源:AC220V、AC380V(定制)
耗電功率:A型執(zhí)行器50W;B型執(zhí)行器150W;C型執(zhí)行器220W;D型執(zhí)行器350W;
驅(qū)動電機(jī):交流可逆單相齒輪減速電機(jī)
輸入信號:4~20mAd.c或1~5Vd.c
輸出信號:4~20mAd.c(負(fù)載電阻500Ω以下)
輸出力距:10Nm-16000Nm
死區(qū):0.8~1
零點調(diào)整:±25%
通徑:直行程DN20-DN350角行程DN150-DN1600、DN1700-DN3000(定制)
型號:開關(guān)型、調(diào)節(jié)型、防爆型都可以做。
五、的功能特點:
1、控制模塊采用*的混合集成電路,樹脂澆鑄固化,可靠性高、防潮、防震(341無控制模塊)。
2、執(zhí)行器本身具有伺服功能,無需外加伺服放大器(341直接用220V電源控制)。
3、電機(jī)內(nèi)部裝有溫度保護(hù)開關(guān)。
4、電機(jī)內(nèi)部裝有機(jī)械阻尼制動。
5、用電位器調(diào)整零點、行程、靈敏度方便易行(341無此項)。
6、用功能開關(guān)任意選擇正、反的動作,選擇斷信號的三種保護(hù)狀態(tài)(自銷、全開、全關(guān))(341無此項)。
7、執(zhí)行器關(guān)閉時有保證額定輸出負(fù)荷的裝置(角行程時為選擇項)。
8、斷電源后執(zhí)行器自鎖。