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2019/3/14
电动执行机构的型号如何选择
电动执行器又称阀门电动装置或电动头,它是在不同行业领域的称谓,在工业管道阀门行业称之为阀门电动装置,在仪表行业称之为电动执行器(电动执行机构。 
阀门在工业管路控制中是经常使用的非常重要设备,电动阀门因其动力源容易取得,且一般情况下无需维护的优点,比起气动、液动等驱动方式的设备使用更为普遍。在工业场合电动阀门要求其必需具有更高的可靠性和安全性,电动阀门的安全性与可靠性通常取决于电动执行器(电动执行机构),所以电动执行器的性能、控制精度、功能、智能化程序是电动阀门整机技术水平的综合表现。所以在电动执行器(电动执行机构)选型时除必需考虑的一些基本要素外,对其提出合理的技术要求才能使电动阀门价值实现最大化。 
电动执行器(电动执行机构)的类型很多,不同类型和功能的电动执行机构(电动执行器)与阀门配套后都可称之为电动阀门,但往往在设计、选型的过程中只重视阀门的参数而忽略或没有明确电动执行机构(电动执行器)的相关要求,这样不仅使电动阀门发挥不出最佳的性能,而且在安装、调试、使用过程中也会带来不必要的麻烦,甚至给生产造成严重的后果。 
本文将针对电动执行机构(电动执行器)选型考虑的要点进行说明,并对目前智能电动执行机构(电动执行器)的相关功能做简单介绍。 
(一)电动执行机构(电动执行器)选型考虑要点 
一、根据阀门类型选择电动执行机构(电动执行器)(与《电动执行器的选型方法与技巧》所讲内容差不多) 
阀门的种类相当多,工作原理也不太一样,一般以转动阀板角度、升降阀板(或阀芯)等方式来实现启闭控制,当与电动执行机构(电动执行器)配套时首先应根据阀门的类型选择电动执行器(电动执行机构)。 
1.角行程电动执行机构(电动执行器)(转角<360度) 
电动执行机构(电动执行器)输出轴的转动小于一周,即小于360度(有时将90度以内叫角等行程,大于90度小于360度叫部分回转型),通常为90度就实现阀门的启闭过程控制。此类电动执行器根据安装接口方式的不同又分为直连式、底座曲柄式(《电动执行器的选型方法与技巧》有更详细讲解)两种。 
a)直连式:是指电动执行机构(电动执行器)输出轴与阀杆直连安装的形式。 
b)底座曲柄式:是指输出轴通过曲柄与阀杆连接的形式。 
此类电动执行器适用于蝶阀、球阀、旋塞阀等。 
2.多回转电动执行机构(电动执行器)(转角>360度) 
电动执行器输出轴的转动大于一周,即大于360度,一般需多圈才能实现阀门的启闭过程控制。 
此类电动执行器适用于闸阀、截止阀等。 
3.直行程(直线运动) 
电动执行机构(电动执行器)输出轴的运动为直线运动式,不是转动形式。 
此类电动执行器适用于单座调节阀、双座调节阀等。 
二、根据生产工艺控制要求确定电动执行机构(电动执行器)的控制模式 
电动执行机构(电动执行器)的控制模式一般分为开关型(开环控制)和调节型(闭环控制,即内置PID调节功能的伺服放大器)两大类。 
1.开关型(开环控制) 
开关型电动执行机构(电动执行器)一般实现对阀门的开或关控制,阀门要么处于全开位置,要么处于全关位置,此类阀门不需对介质流量进行精确控制(这里说得不完整,还有一种开关型带阀位反馈的形式,反馈信号接入DCS或其它控制器进行PID运算后再控制执行器开启或关闭以达到控制开度的目的)。 
特别值得一提的是开关型电动执行机构(电动执行器)因结构形式的不同还可分为分体结构和一体化结构。选型时必需对此做出说明,不然经常会发生在现场安装时与控制系统冲突等不匹配现像。 
a)分体结构(通常称为普通型):控制单元与电动执行器分离,电动执行器不能单独实现对阀门的控制,必需外加控制单元才能实现控制,一般外部采用控制器或控制柜形式进行配套。 
此结构的缺点是不便于系统整体安装,增加接线及安装费用,且容易出现故障,当故障发生时不便于诊断和维修,性价比不理想(但优点是适合高温场合,因为控制电路可以远离执行器所在高温环境)。 
b)一体化结构(通常称为整体型):控制单元与电动执行器封装成一体,无需外配控制单元即可现实就地操作,远程只需输出相关控制信息就可对其进行操作。 
此结构的优点是方便系统整体安装,减少接线及安装费用,容易诊断并排除故障。但传统的一体化结构产品也有很多不完善的地方(这里所说的应该是传统模拟控制电路),所以产生了智能电动执行器,关于智能电动执行器后面将再做说明。 
2.调节型(闭环控制)(即伺服一体化) 
调节型电动执行机构(电动执行器)不仅具有开关型一体化结构的功能,它还能对阀门进行精确控制,从而精确调节介质流量。因篇幅有限其工作原理在此不作详细说明。下面就调节型电动执行器选型时需注明的参数做简要说明。 
a)控制信号类型(电流、电压) 
调节型电动执行机构(电动执行器)控制信号一般有电流信号(4~20mA、0~10mA)或电压信号(0~5V、1~5V),选型时需明确其控制信号类型及参数(目前4~20mA最为常用)。 
b)工作形式(电开型、电关型)(即正作用和反作用) 
调节型电动执行机构(电动执行器)工作方式一般为电开型(以4~20mA的控制为例,电开型是指4mA信号对应的是阀关,20mA对应的是阀开),另一种为电关型(以4-20mA的控制为例,电开型是指4mA信号对应的是阀开,20mA对应的是阀关)。一般情况下选型需明确工作形式,很多产品在出厂后并不能进行修改(应该是部分产品),大多智能型电动执行器(如CONAC系列、NDL、NDQ系列)可以通过现场设定随时修改(如修改参数或更跳线,传统模拟控制板要不通过更改跳线,要不就得更改电机正反转接线和传感器接线)。 
c)失信号保护 
失信号保护是指因线路等故障造成控制信号丢失时,电动执行机构(电动执行器)将控制阀门启闭到设定的保护值,常见的保护值为全开、全关、保持原位三种情况,且出厂后不易修改(应该是老式模拟控制形式的不易修改),智能电动执行器大多都可以通过现场设定进行灵活修改,如CONAC系列、NDL、NDQ系列等都可以通过修改菜单参数来实现,其中NDL和NDQ系列可以设定断信号时阀位走到任意设定位置。 
三、根据阀门所需的扭力确定电动执行机构(电动执行器)的输出扭力(可输入推力) 
阀门启闭所需的扭力决定着电动执行机构(电动执行器)选择多大的输出扭力,一般由使用者提出或阀门厂家自行选配,做为电动执行机构(电动执行器)厂家只对执行器的输出扭力负责,阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定,但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别,所以不同厂家生产的同规格阀门所需扭力也有所区别,即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭力也有所差别,当选型时电动执行机构(电动执行器)的扭力选择太小就会造成无法正常启闭阀门,因此电动执行器必需选择一个合理的扭力范围。(《电动执行器的选型方法与技巧》一文有更详细的阐述) 
四、确定电气参数 
因不同电动执行机构(电动执行器)厂家的电气参数有所差别,所以设计选型时一般都需确定其电气参数,主要有电机功率、额定电流、二次控制回路电压等,往往在这方面的疏忽,结果控制系统与电动执行器参数不匹配造成工作时空开跳闸、保险丝熔断、热过载继电器保护起跳等故障现像。