基本的執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于把閥門驅(qū)動(dòng)至全開或全關(guān)的位置。用于控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)出了簡單的開關(guān)功能，它們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)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(gè)緊湊的外殼內(nèi)。

因?yàn)樵絹碓蕉嗟墓S采用了自動(dòng)化控制，人工操作被機(jī)械或自動(dòng)化設(shè)備所替代，人們要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠起到控制系統(tǒng)與閥門機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的界面作用，更要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)增強(qiáng)工作安全性能和環(huán)境保護(hù)性能。在一些危險(xiǎn)性的場合，自動(dòng)化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(guān)閉，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)能阻止危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)散同時(shí)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(jī)構(gòu)輸出力矩非常大，這時(shí)所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須提高機(jī)械效率并使用高輸出的電機(jī)，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(dòng)閥門也應(yīng)用而生，相比普通性具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全等優(yōu)點(diǎn)

2閥門

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精小型

精小型

為了的實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)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(zhì)的特殊要求。通常生產(chǎn)過程和工藝介質(zhì)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(jié)構(gòu)和材料。

閥門選擇好后接下來就要考慮自動(dòng)化的要求即執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)。

旋轉(zhuǎn)式閥門

 

這類閥門包括：旋塞閥、球閥、蝶閥以及風(fēng)門或擋板。這類閥門需要已要求的力矩進(jìn)行90度旋轉(zhuǎn)操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

多回轉(zhuǎn)閥門

 

這類閥門可以是非旋轉(zhuǎn)提升式閥桿或旋轉(zhuǎn)非提升式桿，或者說是他們需要多轉(zhuǎn)操作去驅(qū)動(dòng)閥門到開或關(guān)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(dòng)或液動(dòng)氣缸或薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)也開來驅(qū)動(dòng)上述閥門。

3電動(dòng)多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

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目前共有二種類型的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般分為部分回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（Part-Turn Electric Valve Actuator)，和多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（Multi-Turn Electric Valve Actuator)前者主要控制需要部分回轉(zhuǎn)的閥門 例如：球閥，蝶閥等，后者需要多圈數(shù)旋轉(zhuǎn)的閥門，例如閘閥等。

電力驅(qū)動(dòng)的多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)是常用、可靠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型。使用單相或三相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪或蝸輪蝸桿后驅(qū)動(dòng)閥桿螺母，閥桿螺母使閥桿產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)使閥門打開或關(guān)閉。

多回轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以快速驅(qū)動(dòng)大尺寸閥門。為了保護(hù)閥門不受損壞，安裝在在閥門行程的終點(diǎn)的限位開關(guān)會切斷電機(jī)電源，同時(shí)當(dāng)安全力矩被過時(shí)，力矩感應(yīng)裝置也會切斷電機(jī)電源，位置開關(guān)用于指示閥門的開關(guān)狀態(tài)，安裝離合器裝置的手輪機(jī)構(gòu)可在電源故障時(shí)手動(dòng)操作閥門。

這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是所有部件都安裝在一個(gè)殼體內(nèi)，在這個(gè)防水、防塵、防爆的外殼內(nèi)集成了所有基本及的功能。主要缺點(diǎn)是，當(dāng)電源故障時(shí)，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(shí)現(xiàn)故障安全位置（故障開或故障關(guān)）

 

這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)類似于電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要差別是執(zhí)行機(jī)構(gòu)終輸出的是1/4轉(zhuǎn)記90度的運(yùn)動(dòng)。新一代電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合了大部分多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)雜功能，例如：使用非進(jìn)入式用戶友好的操作界面實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定與診斷功能。

單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊可以安裝到小尺寸閥門上，通常輸出力矩可達(dá)800公斤米，另外應(yīng)為所需電源較小，它們可以安裝電池來實(shí)現(xiàn)故障安全操作。

選擇要素

 

選擇一臺合適的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和規(guī)格時(shí)必須考慮下列要素：

驅(qū)動(dòng)能源

 

常用的驅(qū)動(dòng)能源是電源或流體源，如果選擇電源為驅(qū)動(dòng)能源，對于大尺寸閥門一般選用三相電源，對于小尺寸閥門可選用單相電源。一般電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可有多種電源類型供選擇。有時(shí)也可選直流供電，此時(shí)可通過安裝電池實(shí)現(xiàn)電源故障安全操作。流體源種類很多，首先可以是不同的介質(zhì)如：壓縮空氣、氮?dú)?、天然氣、液壓流體等，其次它們可以具備各種壓力，第三執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有各種尺寸以提供輸出力活力矩。

閥門類型

 

當(dāng)選擇閥門用執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，必須要知道閥門的種類，這樣才可以選擇正確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型。有些閥門需要多回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，有些需要單回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，有些需要往復(fù)式驅(qū)動(dòng)，它們影響了執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型的選擇。通常多回轉(zhuǎn)的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格要貴，但是往復(fù)式直行程輸出的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格比電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)便宜。

力矩大小

 

對于90度回轉(zhuǎn)的閥門如：球閥、碟閥、旋塞閥，好通過閥門廠商獲得相應(yīng)閥門力矩大小，大部分閥門廠商是通過測試閥門在額定壓力下閥門所需的操作力矩，他們將這一力矩提供給客戶。對于多回轉(zhuǎn)的閥門情況有所不同，這些閥門可分為：往復(fù)式（提升式）運(yùn)動(dòng)-閥桿不旋轉(zhuǎn)、往復(fù)式運(yùn)動(dòng)-閥桿旋轉(zhuǎn)、非往復(fù)式-閥桿旋轉(zhuǎn)，必須測量閥桿的直徑，閥桿連接螺紋尺寸已決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型

 

一但執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和閥門所需驅(qū)動(dòng)力矩確定了，就可以使用執(zhí)行機(jī)構(gòu)廠商提供的數(shù)據(jù)表或選型軟件進(jìn)行選型。有時(shí)還需考慮閥門操作的速度和頻率。

流體驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度，但是三相電源的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有固定的行程時(shí)間。

部分小規(guī)格的直流電動(dòng)單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。

4結(jié)構(gòu)原理

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以MD系列電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體式比例調(diào)節(jié)型為例。

MD系列電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以交流伺服電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的位皿伺服機(jī)構(gòu)，由配接的位置定位器PM-2控制板接受調(diào)節(jié)系統(tǒng)的4～20mA直流控制信號與位置發(fā)送器的位置反饋借號進(jìn)行比較，比較后的信號偏差經(jīng)過放大使功率級導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出件朝著減小這一偏差的方向移動(dòng)（位置發(fā)送器不斷將輸出件的實(shí)際位置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?mdash;位盈反饋信號送至位致定位器），直到偏差信號小于設(shè)定值為止。此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出件就穩(wěn)定在與輸人信號相對應(yīng)的位置上。

5組成部分

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角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

MD系列角行程調(diào)節(jié)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由動(dòng)力部件和位置定位器（PM-2控制板）兩大部分組成。其中動(dòng)力部件主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、力矩行程限制器、開關(guān)控制箱、手輪和機(jī)械限位裝置以及位置發(fā)送器等組成，其各部分作用簡述如下：

電動(dòng)機(jī)

 

電動(dòng)機(jī)是特種單相或三相交流異步電動(dòng)機(jī)，具有高啟動(dòng)力矩、低啟動(dòng)電流和較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而有較好的伺服特性。在電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)部裝有熱敏開關(guān)（詳見圖3所示）做過熱保護(hù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常過熱（內(nèi)部溫度過130℃）時(shí)該開關(guān)將控制電動(dòng)機(jī)的電路斷開以保護(hù)電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)冷卻以后開關(guān)恢復(fù)接通，電路恢復(fù)工作。為了克服慣性惰走，調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)控制電路均有電制動(dòng)功能。

減速器

 

角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用行星減速加蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，既有較高的機(jī)械效率，又具有機(jī)械自鎖特性。直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的減速器由多轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)減速器配接絲桿螺母傳動(dòng)裝置組成。

力矩行程限制器

 

它是一個(gè)設(shè)置在減速器內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)單元，由過力矩保護(hù)機(jī)構(gòu)、行程控制機(jī)構(gòu)（電氣限位）、位置傳感器及接線端子等組成。

過力矩保護(hù)機(jī)構(gòu)

 

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和齒輪箱配套圖示

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和齒輪箱配套圖示

內(nèi)行星齒輪在傳遞力矩時(shí)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)撥動(dòng)嵌裝在齒輪外圈的擺桿，擺桿的兩端各裝有一個(gè)測力壓縮彈贊作為正、反向力矩的傳感元件，當(dāng)輸出力矩過設(shè)定限制力矩時(shí)，內(nèi)齒輪的偏轉(zhuǎn)使擺桿觸動(dòng)力炬開關(guān)，切斷控制電路使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。調(diào)整力炬限制彈資的壓縮量即可調(diào)整力炬的限定值。該保護(hù)具有記憶功能，對應(yīng)于接線圖中的電器設(shè)備是力矩開關(guān)LEF、LEO。當(dāng)該保護(hù)動(dòng)作以后，在排除機(jī)械力矩故障后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷電或信號瞬間反向一下即可恢復(fù)（即記憶解除）正常工作。

（2）行程控制機(jī)構(gòu)：由凸輪組和微動(dòng)開關(guān)組成。該凸輪組通過齒輪減速裝殷，與減速器傳動(dòng)軸相連，通過調(diào)整分別作用于正、反方向微動(dòng)開關(guān)（即行程限位開關(guān)）的凸輪板的位置可限定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程（行程開關(guān)FCO，F(xiàn)CF）。該電氣限位的范圍在出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)好，一般情況下請勿隨便調(diào)整，以免損壞機(jī)構(gòu)。

（3）位置傳感器：采用高精度、長壽命的導(dǎo)電塑料電位器作為位置傳感元件，它與凸輪組同軸連接，整體式比例調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置指示信號，是將電位器隨輸出軸行程變化的電阻值送入PM-2控制板的比較放大電路，并由它送出一個(gè)4-20mA的DC電流信號用于指示。

開關(guān)控制箱

 

在開關(guān)控制箱內(nèi)裝有PM電子位置定位器。

手輪

 

在故障狀態(tài)和調(diào)試過程中，可通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)就地操作。

機(jī)械限位裝置

 

主要用于故障時(shí)以及防止手動(dòng)操作時(shí)過極限位置保護(hù)。角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械限位采用內(nèi)置扇形渦輪限位結(jié)構(gòu)，外形體積小，限位可靠；直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械限位采用內(nèi)置擋塊型限位結(jié)構(gòu)，可十分有效地保護(hù)閥座、閥桿、閥芯。

位置定位器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)將控制信號與位置反饋信號進(jìn)行比較并放大以控制電動(dòng)機(jī)開停和旋轉(zhuǎn)方向的多功能大功率放大板，它與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部件相連以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按系統(tǒng)規(guī)定的狀態(tài)工作。位置定位器主要由比較、邏輯保護(hù)、放大驅(qū)動(dòng)及功率放大等電路組成?？刂茊蜗嚯妱?dòng)機(jī)的位置定位器功率放大部分主要由光電禍合過零觸發(fā)固態(tài)繼電器（無觸點(diǎn)電子開關(guān)）構(gòu)成。其主體部分示意如圖4所示。需要注意的是“手動(dòng)一自動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)，該開關(guān)的作用是在沒有外加信號時(shí)，與手動(dòng)調(diào)整電位器P1配合使用，以便觀察或調(diào)試執(zhí)行機(jī)構(gòu)。用后一定要將其撥回“自動(dòng)”位世，以免影響投人系統(tǒng)自動(dòng)控制。

6開關(guān)控制

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自動(dòng)控制閥

 

自動(dòng)控制閥大的好處是可以遠(yuǎn)距離的操作閥門，這就意味著操作人員可以坐在控制室控制生產(chǎn)過程而不需要親臨現(xiàn)場去人工操作閥門的開和關(guān)。人們只需鋪設(shè)一些管線連接控制室和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)能源通過管線直接激勵(lì)電動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常用的4-20mA信號來反饋閥門的位置。

連續(xù)控制

 

如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)被要求用于控制過程系統(tǒng)的液位、流量或壓力等參數(shù)，這是要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作的工作，可以用4-20mA信號作為控制信號，然而這個(gè)信號可能會和過程一樣頻繁的改變。如果需要非常高頻率動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只有選擇特殊的能頻繁啟停的調(diào)節(jié)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)過程中需要多臺執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，可以通過使用數(shù)字通訊系統(tǒng)將各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接起來，這樣可大大降低安裝費(fèi)用。數(shù)字通訊回路可以快速高效的傳遞指令和收集信息。目前有多種通訊方式如：FOUNDATIONFIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和專為閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的PAKSCAN等。數(shù)字通訊系統(tǒng)不單單可以降低投資費(fèi)用，它們還可以收集大量閥門信息，這些信息對于閥門的預(yù)測性維護(hù)程序非常有價(jià)值。

7預(yù)測維護(hù)

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操作人員可以借助內(nèi)置的數(shù)據(jù)存儲器來記錄閥門每次動(dòng)作時(shí)力矩感應(yīng)裝置測得的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)測閥門運(yùn)行的狀態(tài)，可以提示閥門是否需要維修，也可以用這些數(shù)據(jù)來診斷閥門。

針對閥門可以診斷如下數(shù)據(jù)：

1.閥門密封或填料摩擦力

2.閥桿、閥門軸承的摩擦力矩

3.閥座摩擦力

4.閥門運(yùn)行中的摩擦力

5.閥芯的所受的動(dòng)態(tài)力

6.閥桿螺紋摩擦力

7.閥桿位置

上述大部分?jǐn)?shù)據(jù)存在于所有種類的閥門，但著重點(diǎn)不同，例如：對于蝶閥，閥門運(yùn)行中的摩擦力是可以忽略的，但對于旋塞閥這個(gè)力數(shù)值卻很大。不同的閥門具有不同的力矩運(yùn)行曲線，例如：對于楔式閘飯，開啟和關(guān)閉力矩都非常大，其它行程時(shí)只有填料摩擦力和螺紋摩擦力，關(guān)閉時(shí)，液體靜壓力作用在閘板上增加了閥座摩擦力，終楔緊效應(yīng)使力矩迅速增大直到關(guān)閉到位。所以根據(jù)力矩曲線的變化可以預(yù)測出將會發(fā)生的故障，可以對預(yù)測性維護(hù)提供有價(jià)值的信息。

8注意事項(xiàng)

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以MD系列電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體式比例調(diào)節(jié)型為例。

在通電前，必須進(jìn)行外觀檢查和絕緣檢查，動(dòng)力回路（弧電回路）及信號觸點(diǎn)對外殼的絕緣，用500V兆歐表測不得低于20MΩ:信號輸人、輸出回路及它們與動(dòng)力回路之間的絕緣，除特殊要求外，不應(yīng)低于l0mΩ合格后方可通電。在通電后，應(yīng)檢查變壓器、電機(jī)及電子電路部分元件等是否過熱，轉(zhuǎn)動(dòng)部件是否有雜音，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)立即切斷電源，查明原因。未查明原因前，不要輕易焊下元件。更換電子元件時(shí)，應(yīng)防止溫度過高，損壞元件。更換場效應(yīng)管和集成電路時(shí)一定要把電烙鐵妥獸接地，或脫離電源利用余熱進(jìn)行焊接。拆卸零部件、元器件或焊接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)做好標(biāo)記，對應(yīng)記號。應(yīng)盡公避免被檢設(shè)備的輸出回路開路，避免被檢設(shè)備在有輸人信號時(shí)停電。檢修后的設(shè)備必須進(jìn)行校驗(yàn)。對干電動(dòng)機(jī)要檢查線圈對外殼及線圈之間的絕緣電阻，測皿線圈直流電組，清洗軸承并加潤滑油，檢查轉(zhuǎn)子、定子線圈及制動(dòng)裝；對于減速器要解體清洗各部件，檢查行星齒輪部分的情況，檢查斜齒輪部分的情況，檢查渦輪渦桿或絲桿螺母的嚙合情況，后進(jìn)行裝配、調(diào)整并加長效鏗基潤滑脂。對于位置傳感器部分要進(jìn)行外觀檢查，檢查電位器與行程控制機(jī)構(gòu)的同軸連接情況，檢查電位器的基本情況，檢查電位器及放大板之間的連接情況。

以在各種突發(fā)情況下的生產(chǎn)安全性為例。

在大型管網(wǎng)系統(tǒng)中，閥門分布較廣或較遠(yuǎn)，為保證在各種突發(fā)情況下的生產(chǎn)安全性，閥門需要具有現(xiàn)地?cái)嚯姾笫謩?dòng)關(guān)閉門，并同樣能夠在現(xiàn)地顯示及遠(yuǎn)程監(jiān)控閥門開度的功能，這就需要電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有自備電池低功耗手動(dòng)模式，在現(xiàn)地?cái)嚯娗闆r下進(jìn)入手動(dòng)模式，利用自備電池可以不僅僅是現(xiàn)地顯示閥門開度，同時(shí)能夠提供遠(yuǎn)端閥門開度顯示起到遠(yuǎn)程監(jiān)控的作用。

低功耗手動(dòng)模式，涉及到低功耗液晶屏技術(shù)、低功耗CPU技術(shù)、低功耗數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、處理及發(fā)送并低功耗電池供電技術(shù)，其中關(guān)鍵的是閥門開度傳感器需要選用全行程的值多圈編碼器。 實(shí)際上在手動(dòng)模式情況下，因變化響應(yīng)要求不高，MCU（微處理器）可以采取低功耗間隙式工作模式，也就是半休眠模式，這樣可以確保所耗功耗極低，自備電池容量能夠較長時(shí)間的使用。

當(dāng)選用低功耗半休眠模式的功能，閥門開度傳感器就要選用停電狀況下不影響位置記憶的傳感器，例如電位器或全行程多圈值編碼器。電位器的精度與測量行程有限，目前在電動(dòng)執(zhí)行器上的使用有兩種方法，一種是全行程用一次電位器行程（通過變速），斷電位置不會丟失，但是那樣精度很低；另一種是用多次電位器行程，位置精度是提高了，但是每次出行程就要靠電子記憶實(shí)現(xiàn)，當(dāng)斷電后沒有了電子記憶位置，如果用電池實(shí)現(xiàn)記憶，需耗費(fèi)較多電池能量。如果用霍爾脈沖計(jì)數(shù)的方法，計(jì)數(shù)是實(shí)時(shí)不間斷的，斷電后用電池耗電記憶，電池容 量是不夠的。選用全行程多圈值編碼器，是這種模式可能實(shí)現(xiàn)的閥門開度傳感器，當(dāng)然，由于數(shù)據(jù)讀取時(shí)間極短而要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，要求此編碼器的數(shù)據(jù)可靠性要求就很高了。有一些選用的值編碼器是單圈功能的，出單圈需要用電子計(jì)圈記憶，其斷電后的因需要計(jì)圈記憶的耗電較大，不適合這種半休眠低功耗模式。

全行程多圈值編碼器采用RS485主動(dòng)模式發(fā)送數(shù)據(jù)，每隔8mS主動(dòng)發(fā)送一次，編碼器的通電啟動(dòng)時(shí)間極短，數(shù)據(jù)含兩種校驗(yàn)方式，可靠性高，由于是全行程多圈值編碼器，在行程中的每一個(gè)位置是編碼的，與前次讀數(shù)無關(guān)而無需計(jì)數(shù)、計(jì)圈及記憶，所以可以采用間隙式通電、讀數(shù)的模式，比如每隔1—5秒時(shí)間，MCU主板間隙式工作一次（或兩次），每次工作時(shí)間僅幾十毫秒，快速實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、數(shù)據(jù)讀取、處理、發(fā)送的工作，其余時(shí)間處于休眠狀態(tài)，這就是“半休眠低功耗模式”。

9故障分析

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以MD系列電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體式比例調(diào)節(jié)型為例。

位置傳感器部分

 

（1）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機(jī)能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，但沒有閥位反饋。其可能原因是：

1）位置傳感器的電位器與行程控制機(jī)構(gòu)不能同軸旋轉(zhuǎn)，需檢查連接部分是否損壞；

2）電位器損壞或性能變壞，阻值不隨轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生變化；

3）位置傳感器的電位器及放大板間連接導(dǎo)線是否正常；

4）PM放大板是否損壞，有無反饋信號送出。

（2）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機(jī)能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，但閥位反饋始終為一固定值，不隨閥門的開、關(guān)而變化，其可能原因是：

1）導(dǎo)電塑料電位器的阻值為一恒值，不隨轉(zhuǎn)動(dòng)而變，檢修更換電位器；

2）放大板中有關(guān)部分異常，檢查處理。

執(zhí)行器

 

（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收控制系統(tǒng)發(fā)出的開關(guān)信號后，電機(jī)不轉(zhuǎn)并有嗡嗡聲。其原因可能是：

1）減速器的行星齒輪部分卡澀、損壞或變形；

2）減速器的斜齒輪傳動(dòng)部分變形或過度磨損或損壞；

3）減速器的渦輪渦桿或絲桿螺母傳動(dòng)部分變形損壞、卡澀等；4）整體機(jī)械部分配合不好，不靈活，需調(diào)整加油。

電氣部分故障

 

1）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機(jī)不轉(zhuǎn)，也無嗡嗡聲?？赡茉蚴牵簺]有交流電源或

圖4

圖4

電源不能加到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)部分或位置定位器部分；PM放大板工作不正常，不能發(fā)出對應(yīng)的控制信號；固態(tài)繼電器部分損壞，不能將放大板送來的弱信號轉(zhuǎn)變成電機(jī)需要的強(qiáng)電信號；電機(jī)熱保護(hù)開關(guān)損壞；力矩限制開關(guān)損壞；行程限制開關(guān)損壞；手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)位置選錯(cuò)或開關(guān)損壞；電機(jī)損壞。

圖3

圖3

2）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機(jī)不轉(zhuǎn)，有嗡嗡聲。其可能原因是：電機(jī)的啟動(dòng)電容損壞；電機(jī)線圈匝間輕微短路；電源電壓不夠。

3）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機(jī)抖動(dòng)，并伴有咯咯聲，其原因可能是：PM放大板的輸出信號不足不能使固態(tài)繼電器完全導(dǎo)通，造成電機(jī)的加載電壓不足；固態(tài)繼電器性能變壞，造成其輸出端未完全導(dǎo)通。

10與傳統(tǒng)設(shè)備區(qū)別

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從傳統(tǒng)觀念來看，氣缸與電動(dòng)執(zhí)行器一直被認(rèn)為是屬于兩個(gè)完全不同領(lǐng)域的自動(dòng)化產(chǎn)品，隨著電氣化程度的不斷提高，電動(dòng)執(zhí)行器卻慢慢浸入氣動(dòng)領(lǐng)域，二者在應(yīng)用中既有競爭又相互補(bǔ)充。在本期欄目中，我們將從技術(shù)性能、購買和應(yīng)用成本、能源效率、應(yīng)用場合及市場形勢等幾個(gè)方面來對比氣缸與電動(dòng)執(zhí)行器各自的優(yōu)勢

技術(shù)性能的比較

 

圖1

圖1

眾所周知，相比電動(dòng)執(zhí)行器，氣缸可在惡劣條件下可靠地工作，且操作簡單，基本可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。氣缸擅長作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，尤其適于工業(yè)自動(dòng)化中多的傳送要求——工件的直線搬運(yùn)。而且，僅僅調(diào)節(jié)安裝在氣缸兩側(cè)的單向節(jié)流閥就可簡單地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制，也成為氣缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大的特征和優(yōu)勢。所以對于沒有多點(diǎn)定位要求的用戶，絕大多數(shù)從使用便利性角度更傾向于使用氣缸工業(yè)現(xiàn)場使用電動(dòng)執(zhí)行器的應(yīng)用大部分都是要求高精度多點(diǎn)定位，這是由于用氣缸難以實(shí)現(xiàn)，退而求其次的結(jié)果。

　　而電動(dòng)執(zhí)行器主要用于旋轉(zhuǎn)與擺動(dòng)工況。其優(yōu)勢在于響應(yīng)時(shí)間快，通過反饋系統(tǒng)對速度、位置及力矩進(jìn)行控制。但當(dāng)需要完成直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要通過齒形帶或絲桿等機(jī)械裝置進(jìn)行傳動(dòng)轉(zhuǎn)化，因此結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，而且對工作環(huán)境及操作維護(hù)人員的知識都有較高要求。

氣缸的優(yōu)勢

 

圖2

圖2

（1）對使用者的要求較低。氣缸的原理及結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝維護(hù)，對于使用者的要求不高。電缸則不同，工程人員必需具備一定的電氣知識，否則極有可能因?yàn)檎`操作而使之損壞。

　?。?）輸出力大。氣缸的輸出力與缸徑的平方成正比；而電缸的輸出力與三個(gè)因素有關(guān)，缸徑、電機(jī)的功率和絲桿的螺距，缸徑及功率越大、螺距越小則輸出力越大。一個(gè)缸徑為50mm的氣缸，理論上的輸出力可達(dá)2000N，對于同樣缸徑的電缸，雖然不同公司的產(chǎn)品各有差異，但是基本上都不過1000N。顯而易見，在輸出力方面氣缸更具優(yōu)勢。

　　（3）適應(yīng)性強(qiáng)。氣缸能夠在高溫和低溫環(huán)境中正常工作且具有防塵、防水能力，可適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。而電缸由于具有大量電氣部件的緣故，對環(huán)境的要求較高，適應(yīng)性較差。

　　電缸的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

　?。?）系統(tǒng)構(gòu)成非常簡單。由于電機(jī)通常與缸體集成在一起，再加上控制器與電纜，電缸的整個(gè)系統(tǒng)就是由這三部分組成的，簡單而緊湊。

　?。?）停止的位置數(shù)多且控制精度高。一般電缸有低端與高端之分，低端產(chǎn)品的停止位置有3、5、16、64個(gè)等，根據(jù)公司不同而有所變化；高端產(chǎn)品則更是可以達(dá)到幾百甚至上千個(gè)位置。在精度方面，電缸也具有的優(yōu)勢，定位精度可達(dá)?0.05mm，所以常常應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體等精密的行業(yè)。

　?。?）柔韌性強(qiáng)。毫無疑問，電缸的柔韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于氣缸。由于控制器可以與PLC直接進(jìn)行連接，對電機(jī)的轉(zhuǎn)速、定位和正反轉(zhuǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)控制，在一定程度上，電缸可以根據(jù)需要隨意進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；由于氣體的可壓縮性和運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性，即使換向閥與磁性開關(guān)之間配合地再好也不能做到氣缸的準(zhǔn)確定位，柔韌性也就無從談起了。

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