進口閥門電動裝置(electric actuator)是指用電力驅(qū)動啟閉或調(diào)節(jié)閥門的裝置。
閥門在工業(yè)管路控制中是經(jīng)常使用的重要設(shè)備,電動閥門(電動執(zhí)行機構(gòu))隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,因其動力源容易取得,且一般情況下無需維護的優(yōu)點,用電方便,比起氣動、液動等不同驅(qū)動方式的設(shè)備使用更為普遍。
在自動化控制的閥門中,常見的有進口電動球閥,進口電動蝶閥,進口電動刀閘閥,進口電動隔膜閥;這些閥門一般有分為開關(guān)型電動閥門和調(diào)節(jié)型電動閥門,調(diào)節(jié)型電動閥門也叫進口電動調(diào)節(jié)閥;以的電動閥門品牌德國力特LIT為例,他的電動蝶閥分為進口電動開關(guān)型蝶閥,進口電動調(diào)節(jié)型蝶閥,電動球閥分為進口電動開關(guān)型蝶閥和進口調(diào)節(jié)型蝶閥;
開關(guān)型就是電動執(zhí)行器只能控制開和關(guān);調(diào)節(jié)型是指電動執(zhí)行器可以通過輸入或者輸出控制信號4-20ma或者0-10v可以控制閥門的開度,對介質(zhì)的流量進行調(diào)節(jié);
開關(guān)型的電動執(zhí)行器主要需要開關(guān)反應(yīng)迅速靈敏,比如的德國力特LIT的電動開關(guān)球閥或者進口電動開關(guān)蝶閥的電動執(zhí)行器,開關(guān)迅速,一般在8-15秒之間,使用壽命長;
調(diào)節(jié)型的電動執(zhí)行器主要性能反應(yīng)在控制精度,比如知名的閥門和電動執(zhí)行器品牌德國力特LIT的進口電動調(diào)節(jié)型球閥,進口電動調(diào)節(jié)型蝶閥,進口電動調(diào)節(jié)閥,控制精度一般在誤差1%以內(nèi),能的對開度和流量進行調(diào)節(jié)。
那么我們很有必要來詳細分析下開關(guān)型(開環(huán)控制)和調(diào)節(jié)型(閉環(huán)控制)電動執(zhí)行器的區(qū)別,有助于選型和應(yīng)用;
電動執(zhí)行器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)電動執(zhí)行器
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,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)流量進行控制。
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)。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)像。
a)分體結(jié)構(gòu)(通常稱為普通型):控制單元與電動執(zhí)行器分離,電動執(zhí)行器不能單獨實現(xiàn)對閥門的控制,必需外加控制單元才能實現(xiàn)控制,一般外部采用控制器或控制柜形式進行配套。
此結(jié)構(gòu)的缺點是不便于系統(tǒng)整體安裝,增加接線及安裝費用,且容易出現(xiàn)故障,當(dāng)故障發(fā)生時不便于診斷和維修,性價比不理想。
b)一體化結(jié)構(gòu)(通常稱為整體型):控制單元與電動執(zhí)行器封裝成一體,無需外配控制單元即可現(xiàn)實就地操作,遠程只需輸出相關(guān)控制信息就可對其進行操作。
此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是方便系統(tǒng)整體安裝,減少接線及安裝費用,容易診斷并排除故障。但傳統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品也有很多不完善的地方,所以產(chǎn)生了智能電動執(zhí)行器,關(guān)于智能電動執(zhí)行器后面將再做說明。
2.調(diào)節(jié)型(閉環(huán)控制)電動執(zhí)行器
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,它還能對閥門進行控制,從而調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。因篇幅有限其工作原理在此不作詳細說明。下面就調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器選型時需注明的參數(shù)做簡要說明。
a)控制信號類型(電流、電壓)
調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器控制信號一般有電流信號(4~20mA、0~10mA)或電壓信號(0~5V、1~5V),選型時需明確其控制信號類型及參數(shù)。以代表性的電動閥門品牌德國力特LIT為例,使用比較多的是4~20mA的電流信號。
b)工作形式(電開型、電關(guān)型)
調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器工作方式一般為電開型(以4~20mA的控制為例,電開型是指4mA信號對應(yīng)的是閥關(guān),20mA對應(yīng)的是閥開),另一種為電關(guān)型(以4-20mA的控制為例,電開型是指4mA信號對應(yīng)的是閥開,20mA對應(yīng)的是閥關(guān))。一般情況下選型需明確工作形式,很多產(chǎn)品在出廠后并不能進行修改,的品牌德國力特LIT生產(chǎn)的智能型電動執(zhí)行器可以通過現(xiàn)場設(shè)定隨時修改。
c)失信號保護
失信號保護是指因線路等故障造成控制信號丟失時,電動執(zhí)行器將控制閥門啟閉到設(shè)定的保護值,常見的保護值為全開、全關(guān)、保持原位三種情況,且出廠后不易修改。智能電動執(zhí)行器可以通過現(xiàn)場設(shè)定進行靈活修改,并可設(shè)定任意位置(0~100%)為保護。
電動執(zhí)行器投入自動運行的狀態(tài)下,經(jīng)常會遇到振蕩現(xiàn)象。由于振蕩的存在,極易引起電動伺服操作器的故障。若電動執(zhí)行器經(jīng)常處于振蕩狀態(tài)下運行,將嚴重影響機構(gòu)的使用壽命。因此,在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中應(yīng)消除振蕩,以保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行。 引起執(zhí)行機構(gòu)振蕩的原因有多種,現(xiàn)結(jié)合設(shè)計、安裝調(diào)試及運行的經(jīng)驗,說明引起執(zhí)行機構(gòu)振蕩的原因及消除方法。 ①電動執(zhí)行器閥位反饋小回路振蕩,產(chǎn)生振蕩的原因主要有以下兩個方面: 1、由于電動伺服操作器的不靈敏區(qū)δg太小,過于靈敏,使執(zhí)行器小回路無法穩(wěn)定而產(chǎn)生振蕩。 2、當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)失去制動作用而產(chǎn)生惰走現(xiàn)象時,也會引起執(zhí)行機構(gòu)小回路振蕩。 針對上述引起執(zhí)行機構(gòu)振蕩的原因,對電動伺服操作器不靈敏區(qū)δg太小引起的振蕩;根據(jù)運行中的經(jīng)驗,把電動同服操作器的不靈敏區(qū)δg調(diào)整在±150~±200μa時可以消除小回路振蕩。對于執(zhí)行機構(gòu)失去制動,應(yīng)查出機構(gòu)失去制動的原因給以排除。 ②由于調(diào)節(jié)閥流量特性太陡或閥門運行在小開度時,引起調(diào)節(jié)器過調(diào)而使執(zhí)行機構(gòu)振蕩。 當(dāng)調(diào)節(jié)閥流量特性太陡時,被調(diào)量只需較小的偏差就將使被調(diào)介質(zhì)產(chǎn)生較大變化,往往使調(diào)節(jié)過頭,使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。由于調(diào)節(jié)閥的特性受工藝條件限制,較難修改時,可以把調(diào)節(jié)器的比例帶適當(dāng)增加,以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。 ③由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定不當(dāng)引起系統(tǒng)振蕩而導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)振蕩 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定不合適,會引起系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的振蕩。對于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng),比例帶過小,積分時間過短,微分時間和微分增益過大都可能產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩。對于多回路系統(tǒng),除和單回路系統(tǒng)有共性的問題外;還存在著回路之間的相互影響,由于參數(shù)整定不合適產(chǎn)生各回路間的共振。 對于上述原因引起執(zhí)行機構(gòu)的振蕩,可以在系統(tǒng)整定時合理的選擇這些參數(shù),使回路都有保持的穩(wěn)定裕度。 ④由于信號源波動使變送器輸出波動而引起的振蕩 對于對象變化引起信號源波動而造成執(zhí)行機構(gòu)的振蕩,在回路中加人阻尼器環(huán)節(jié),也可在管路中加人機械濾波緩沖裝置,用機械阻尼的方法減小變送器輸出信號的波動,以至消除機構(gòu)的振蕩。 ⑤由于執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)桿和調(diào)節(jié)閥間的聯(lián)接件的游隙和間隙過大,也將造成執(zhí)行機構(gòu)的振蕩。所以在機構(gòu)傳動部件安裝時,要保證所有連接件不應(yīng)有游隙和間隙,所有連接件應(yīng)按三級精度配合制造。 電動執(zhí)行器的振蕩是運行中常見的一種故障現(xiàn)象,直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì),其內(nèi)在的原因也是多方面的,在分析和排除故障時,要從系統(tǒng)構(gòu)成、安裝調(diào)試等多方面去分析故障原因,再設(shè)法進行消除。
電動執(zhí)行器在電動閥上取到驅(qū)動的作用,作為工業(yè)化自動系統(tǒng)中的重要驅(qū)動裝置,必然有獨特的一面:安裝調(diào)試簡單,在電力,冶金,石油,化工等工業(yè)部門等到越來越廣泛的應(yīng)用。
一、根據(jù)閥門類型選擇電動執(zhí)行器閥門的種類相當(dāng)多,工作原理也不太一樣,一般以轉(zhuǎn)動閥板角度、升降閥板等方式來實現(xiàn)啟閉控制,當(dāng)與電動執(zhí)行器配套時首先應(yīng)根據(jù)閥門的類型選擇電動執(zhí)行器。
1.角行程電動執(zhí)行器(轉(zhuǎn)角<360度)
電動執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動小于一周,即小于360度,通常為90度就實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。此類電動執(zhí)行器根據(jù)安裝接口方式的不同又分為直連式、底座曲柄式兩種。
a)直連式:是指電動執(zhí)行器輸出軸與閥桿直連安裝的形式。 b)底座曲柄式:是指輸出軸通過曲柄與閥桿連接的形式。
此類電動執(zhí)行器適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。
2.多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器(轉(zhuǎn)角>360度)
電動執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動大于一周,即大于360度,一般需多圈才能實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。 3.直行程(直線運動)
電動執(zhí)行器輸出軸的運動為直線運動式,不是轉(zhuǎn)動形式。
此類電動執(zhí)行器適用于單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥等。
二、根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動執(zhí)行器的控制模式
電動執(zhí)行器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,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)。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)像。
a)分體結(jié)構(gòu)(通常稱為普通型):控制單元與電動執(zhí)行器分離,電動執(zhí)行器不能單獨實現(xiàn)對閥門的控制,必需外加控制單元才能實現(xiàn)控制,一般外部采用控制器或控制柜形式進行配套。
此結(jié)構(gòu)的缺點是不便于系統(tǒng)整體安裝,增加接線及安裝費用,且容易出現(xiàn)故障,當(dāng)故障發(fā)生時不便于診斷和維修,性價比不理想。
b)一體化結(jié)構(gòu)(通常稱為整體型):控制單元與電動執(zhí)行器封裝成一體,無需外配控制單元即可現(xiàn)實就地操作,遠程只需輸出相關(guān)控制信息就可對其進行操作。
此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是方便系統(tǒng)整體安裝,減少接線及安裝費用,容易診斷并排除故障。但傳統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品也有很多不完善的地方,所以產(chǎn)生了智能電動執(zhí)行器,關(guān)于智能電動執(zhí)行器后面將再做說明。