一、電動執(zhí)行機構(電動執(zhí)行器)簡介
對于電動執(zhí)行機構廣泛的定義是:一種能提供直線或旋轉運動的驅動裝置,它利用某種驅動能源并在某種控制信號作用下工作。執(zhí)行機構使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機、氣缸或其它裝置將其轉化成驅動作用。
二、驅動方式
其基本類型有部分回轉(Part-Turn)、多回轉(Multi-Turn)及直行程(Linear)三種驅動方式。
基本的執(zhí)行機構用于把閥門驅動至全開或全關的位置。用于控制閥的執(zhí)行機構能夠精確的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機構都是用于開關閥門,但是如今的執(zhí)行機構的設計遠遠超出了簡單的開關功能,它們包含了位置感應裝置,力矩感應裝置,電極保護裝置,邏輯控制裝置,數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等,而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼內(nèi)。
因為越來越多的工廠采用了自動化控制,人工操作被機械或自動化設備所替代,人們要求執(zhí)行機構能夠起到控制系統(tǒng)與閥門機械運動之間的界面作用,更要求執(zhí)行機構增強工作安全性能和環(huán)境保護性能。在一些危險性的場合,自動化的執(zhí)行機構裝置能減少人員的傷害。某些特殊閥門要求在特殊情況下緊急打開或關閉,閥門執(zhí)行機構能阻止危險進一步擴散同時將工廠損失減至少。對一些高壓大口徑的閥門,所需的執(zhí)行機構輸出力矩非常大,這時所需執(zhí)行機構必須提高機械效率并使用高輸出的電機,這樣平穩(wěn)的操作大口徑閥門。對于一些小扭矩的閥門,精小型的電動閥門也應用而生,相比普通性具有重量輕,結構緊湊,功能齊全等優(yōu)點。
閥門
為了成功的實現(xiàn)過程自動化,重要的是要確保閥門自身能夠滿足過程及管道內(nèi)介質的特殊要求。通常生產(chǎn)過程和工藝介質能夠決定閥門的種類,閥芯的類型以及閥內(nèi)件和閥門的結構和材料。
閥門選擇好后接下來就要考慮自動化的要求即執(zhí)行機構的選擇。可以簡單的按兩種基本的閥門操作類型來考慮執(zhí)行機構。
旋轉式閥門
這類閥門包括:旋塞閥、球閥、蝶閥以及風門或擋板。這類閥門需要已要求的力矩進行90度旋轉操作的執(zhí)行機構
多回轉閥門
這類閥門可以是非旋轉提升式閥桿或旋轉非提升式桿,或者說是他們需要多轉操作去驅動閥門到開或關的位置。這類閥門包括:直通閥(截止閥)、閘閥、刀閘閥等。作為一種選擇,直線輸出的氣動或液動氣缸或薄膜執(zhí)行機構也開來驅動上述閥門。
電動多回轉式執(zhí)行機構
目前共有二種類型的電動執(zhí)行機構,一般分為部分回轉電動執(zhí)行機構(Part-Turn Electric Valve Actuator)和多回轉電動執(zhí)行機構(Multi-Turn Electric Valve Actuator),前者主要控制需要部分回轉的閥門例如:球閥,蝶閥等,后者需要多圈數(shù)旋轉的閥門,例如閘閥等。
電力驅動的多回轉式執(zhí)行機構是常用、可靠的執(zhí)行機構類型之一。使用單相或三相電動機驅動齒輪或蝸輪蝸桿后驅動閥桿螺母,閥桿螺母使閥桿產(chǎn)生運動使閥門打開或關閉。
多回轉式電動執(zhí)行機構可以快速驅動大尺寸閥門。為了保護閥門不受損壞,安裝在在閥門行程的終點的限位開關會切斷電機電源,同時當安全力矩被超過時,力矩感應裝置也會切斷電機電源,位置開關用于指示閥門的開關狀態(tài),安裝離合器裝置的手輪機構可在電源故障時手動操作閥門。
這種類型執(zhí)行機構的主要優(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)集成了所有基本及先進的功能。主要缺點是,當電源故障時,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)
這種執(zhí)行機構類似于電動多回轉執(zhí)行機構,主要差別是執(zhí)行機構終輸出的是1/4轉記90度的運動。新一代電動單回轉式執(zhí)行機構結合了大部分多回轉執(zhí)行機構的復雜功能,例如:使用非進入式用戶友好的操作界面實現(xiàn)參數(shù)設定與診斷功能。
單回轉執(zhí)行機構結構緊湊可以安裝到小尺寸閥門上,通常輸出力矩可達800公斤米,另外應為所需電源較小,它們可以安裝電池來實現(xiàn)故障安全操作。
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