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简单介绍电动执行器
发布时间:2014-07-23 15:21:31  文章来源:未知  作者:test  人气:
            电动执行器,又称为电动执行机构。它是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置,它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。
电动执行器(又称为电动执行机构)
 
电动执行器
英文名称:Electric Actuator
应用于各种工业自动化过程控制环节。
行业标准:JB/T-8219-1999
按照运动方式分为:角行程、直行程和多转式
角行程和直行程执行器大部分是在多转式的基础之上改造而来的:以多转式为基础,配以蜗轮蜗杆二级减速箱组成0~90°角行程电动执行机构;配以丝杆部件组成直行程电动执行机构。
角行程:0~90°角行程,用于控制球阀、旋塞阀、蝶阀和百叶阀之类的角行程阀门;
多转式:需要运行超过360°才能实现阀门的启闭,主要用于闸阀、截止阀、管夹阀和隔膜阀;
直行程:输出的是力,产生的是直线位移,主要用于调节阀和滑板阀,常用于配套各种阀门构成电动阀门
 
电动执行器或者电动调节阀(例如:闸阀、调节阀、单座阀等直线运动的阀门)
以AC交流电或DC直流电为驱动能源;根据动作方式分为两大类(电动开关型和电动调节型)
优点是能源取用方便,信号传输速度快,传输距离远,便于集中控制,灵敏度和精度较高,与电动调节仪表配合方便,安装接线简单。
缺点是结构复杂,平均故障率高于气动执行机构,适用于防爆要求不高,气源缺乏的场所。
 
电动执行器的维护和保养
电动执行器是由武汉松野智能仪表自主设计、开发、制造的一款产品,主要由电动机、轴承、齿轮传动系统和电子部分组成。相关数据显示,电动执行器故障主要集中在电动机和轴承方面,电机故障中,绕组失效占20%,轴承失效占45%,滑环、电刷、整流器损坏占5%,其它占30%;在轴承故障中:润滑剂变质、消失占45%,污染占30%,剥蚀占5,误调占5%,腐蚀占5%,其它占10%。因此,良好的维护保养能补充电动执行机构的可靠性不足,提高其有效性。
1、加强润滑油的清洁度管理,电动执行器最大特点是需使用润滑油,其黏度随油温变化,黏度过低,涡轮蜗杆及齿轮等传动部件磨损会增大,传动精确度下降;黏度过高,动作不良。而润滑油脂清洁度管理更为困难,蜗轮蜗杆及齿轮等传动部件磨损、老化产生的杂质与水分的渗入,内部涂层的脱落、锈蚀等都会影响润滑油清洁度。
2、及时消除润滑油脂泄露,由于电动执行机构动作频率高、速度快,难以避免受冲击,这时导致润滑油脂泄露的一个重要原因,一旦润滑油脂泄露,需要及时加以解决。
3、改善工作环境和使用备件,电动执行器可靠性和寿命与使用情况、所处环境条件、人员知识等因素有着直接关系。只有在维护管理上改善其工作环境与使用条件,才可能使之延长寿命。
4、故障初期特别要加强维护,在所有故障中,初期故障比例一般都比较高。初期故障大多是同设计、制造、安装上的初步误差而引起。这些初期故障的发现需要花费一定功夫,解决也需要时间。因此,初期故障期间要特别加强维护管理。
5、提高运行维护人员的专业知识,运行维护人员专业知识的掌握程度直接影响维护管理。近年来,由于结构变化,使得运行维护人员对电动执行器知识、技术水平有了较大提高,然而,人有不少缺乏应用的专业知识和技术。对电动执行器处于“似懂非懂”的状况,这也是维护管理薄弱环节所在。
综上所述,为使运行维护人员方便地进行现场维护管理,在进行电动执行机构系统设计时要有超前意识,要充分考虑到便于维护管理的实施,努力做到:系统要简化;标准化程度高、互换性好、容易修复;集成化、组合化;调整、检查方便;引入故障诊断和定位、容错、纠错等新技术。
电动执行器性能特点
1、功能强劲:智能型、比例式、开关式、各类信号输出型应有尽有。
2、体积小巧:体积仅相当于同类产品的35%左右。
3、轻便宜人:重量仅相当于同类产品的30%左右。
4、性能可靠:轴承牙口电器元件等关键零部件采用进口名牌产品。
5、美观大方:铝合金压铸外壳、精细流畅、且可减少电磁干扰。
6、精密耐磨:蜗轮输出轴一体化特殊铝合金锻造、强度高、耐磨性好。
7、回差极小:蜗轮输出轴一体化、避免了键联结的间隙、传动精度高。
8、安全保证:通过1500V耐压检测,F级绝缘电机,安全有保障。
9、配套简单:采用单相电源、外接线路特别简单,也可做380V、直流电源。
10、使用方便:免加油、免点检、防水防锈、任意角度安装。
11、保护装置:双重限位、过热保护、过载保护(选装)。
12、多种速度:(部分回转角行程)全行程时间5秒、10秒、15秒、30秒、60秒、100秒等。
13、防腐防锈:支架、联轴器、螺钉均采用不锈钢。
14、智能数控:数字设定、数字整定、高度精确、自诊断、一机多能。
15、集成一体:智能控制模块高度集成于电动装置本体中,无须外接定位器等。
电动执行器
电动执行器类型
1.电动多回转式
电力驱动的多回转式执行机构是最常用、最可靠的执行机构类型之一。使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆最后驱动阀杆螺母,阀杆螺母使阀杆产生运动使阀门打开或关闭。
多回转式电动执行机构可以快速驱动大尺寸阀门。为了保护阀门不受损坏,安装在在阀门行程的终点的限位开关会切断电机电源,同时当安全力矩被超过时,力矩感应装置也会切断电机电源,位置开关用于指示阀门的开关状态,安装离合器装置的手轮机构可在电源故障时手动操作阀门。
这种类型执行机构的主要优点是所有部件都安装在一个壳体内,在这个防水、防尘、防爆的外壳内集成了所有基本及先进的功能。主要缺点是,当电源故障时,阀门只能保持在原位,只有使用备用电源系统,阀门才能实现故障安全位置(故障开或故障关)
2.电动执行器单回转式
这种执行机构类似于电动多回转执行机构,主要差别是执行机构最终输出的是1/4转记90度的运动。新一代电动单回转式执行机构结合了大部分多回转执行机构的复杂功能,例如:使用非进入式用户友好的操作界面实现参数设定与诊断功能。
单回转执行机构结构紧凑可以安装到小尺寸阀门上,通常输出力矩可达2500Nm,另外应为所需电源较小,它们可以安装电池来实现故障安全操作。
3.流体驱动多回转式或直线输出
这种类型执行机构经常用于操作直通阀(截止阀)和闸阀,它们使用气动或液动操作方式。结构简单,工作可靠,很容易实现故障安全操作模式。
通常情况下人们使用电动多回转执行机构来驱动闸阀和截止阀,只有在无电源时才考虑使用液动或气动执行机构。
4.流体驱动单回转式
气动、液动单回转执行机构非常通用,它们不需要电源并且结构简单,性能可靠。它们应用的领域非常广泛。通常输出从几公斤米到几万公斤米。它们使用气缸及传动装置将直线运动转换为直角输出,传动装置通常有:拨叉、齿轮齿条,杠杆。齿轮齿条在全行程范围内输出相同力矩,它们非常适用于小尺寸阀门,拨叉具有较高效率在行程起点具有高力矩输出非常适合于大口径阀门。气动执行机构一般安装电磁阀、定位器或位置开关等附件来实现对阀门的控制和监测。
这种类型执行机构很容易实现故障安全操作模式。
电动执行器优点缺点
优点
电动执行器的优点是能源取用方便,信号传输速度快,传输距离远,便于集中控制,灵敏度和精度较高,与电动调节仪表配合方便,安装接线简单。缺点是结构复杂,推力小,平均故障率高于气动执行机构,适用于防爆要求不高,气源缺乏的场所。
缺点
电动执行机构的缺点主要有:
结构较复杂,更容易发生故障,且由于它的复杂性,对现场维护人员的技术要求就相对要高一些;电机运行要产生热,如果调节太频繁,容易造成电机过热,产生热保护,同时也会加大对减速齿轮的磨损;另外就是运行较慢,从调节器输出一个信号,到调节阀响应而运动到那个相应的位置,需要较长的时间,这是它不如气动、液动执行器的地方。
 
电动执行器线路设计
1.执行器主要是控制驱动阀门的驱动装置,简单的说就是控制阀门的正反转,首先应要考虑的是根据阀门的扭矩来选择执行器电机的大小,阀门的扭矩一般在1NM-30000NM之间,电机的选择也是在0.09KW-15KW左右,3KW以下的电机可以用接触器或可控硅来控制,3KW以上的则必须用接触器控制。
2.根据客户现场的工艺要求,看阀门是开关型的还是调节型的,如是调节型,而且调节很频繁是则必须用可控硅,因可控硅的暗触点可视为无限次使用,而接触器的使用寿命在10000000次,
3.停机方式,是通过法门执行器的限位停机,或者是力矩停机,每台执行器必须配备的限位开关和力矩开关,如用限位停机,则力矩开关作为保护,如用力矩停机则限位开关做为保护。
4开关型的电气控制方式相对来讲比较简单,可以说是最简单的可以作成正反转控制电路,而调节型的要需要电位器或霍尔元件做反馈,可以结合PLC或单片机来设计,5如果是profibus等总线控制的话,可以说现在国产的执行器还没有这个水平,国外的执行器的技术做的很成熟。6电源供电方式可以根据电源板选择,国内基本上都是用380V,或220V.
电动执行器故障维修
一.指示灯故障
1.故障现象:
给电动执行机通电后发现电源指示灯不亮,伺放板无反馈,给信号不动作。
故障判断和检修过程:
因电源指示灯不亮,首先检查保险管是否开路,经检查保险管完好,综合故障现象,可以推断故障有可能发生在伺放板的电源部分,接着检查电源指示灯,用万用表检测发现指示灯开路,更换指示灯故障排除。
结论:电源指示灯开路会造成整个伺服模块不工作。
2.故障现象:(调试中发现)
电动执行器的执行机构通电后,给信号开可以,关不动作。
故障判断和检修过程:
先仔细检查反馈线路,确认反馈信号无故障,给开信号时开指示灯亮,说明开正常,给关信号时关指示灯不亮,说明关可控硅部分有问题,首先检查关指示灯,用万用表检测发现关指示灯开路,将其更换后故障排除。
结论:关和开指示灯不亮(开路)时可控硅不动作。
二.电阻电容
1.故障现象:
执行机构通电后,给定一个信号(例75%),执行机构会全开到底,然后回到指定位置(75%)。
故障判断和检修过程:
根据以上故障现象,首先要判断是伺放板和执行机构那一个有问题。用万用表测电机绕组正常,再测电容两边的电阻发现有一个开路,将其更换后故障排除。
结论:遇到以上故障现象时,首先要判断故障发生在那一个部分上,最后确定根源。
2.故障现象:
执行机构通电后给关信号(4mA)执行机构先全开后再全关。
故障判断和检修过程:
先拆除伺服模块板,直接给执行机构通电发现仍然存在原故障,检查电阻,电阻阻值正常,说明电阻没问题,检查电机绕组,发现阻值正常,电机没问题。由此故障推断有可能电容坏,重新更换电容,故障排除。
结论:出现该问题时首先怀疑电阻和电容。
三.其它
1、故障现象:
现场只要送AC220V电源,保护开关立即动作(跳闸)执行机构伺放保险已烧。
故障判断和检修过程:
首先用万用表检测执行机构上的电机绕组,发现电机绕组的电阻趋向于零,说明电机已短路,再检测抱闸两端电阻,电阻趋向于无穷大,说明抱闸已坏,正常应是1.45K左右。最终的处理办法是:更换新的抱闸和电机,把伺放板的保险管装上,重新调试,恢复正常运作。
结论:此情况应是由于抱闸坏了之后把电机抱死而现场没有及时发现,使电机长期处于堵转发热,工作最终使电机相间绝缘破坏所导致的。
2、故障现象:
执行机构的动作方向不受输入信号的控制。
故障判断和检修过程:
先检查两个限流电阻和移相电容均没有异常,用万用表检查电机的绕组阻值,发现电机的电阻值为1.45MΩ(且不时地发生变化),说明电机绕组不对,最终的办法是更换了这台电机。
3、故障现象:
执行机构的动作方向不受伺放板的控制。
故障判断和检修过程:
首先让用户用万用表检测两个限流电阻和移相电容及电机的绕组阻值,用户的检查结果和我们提供的最终数据一致
4故障现象:
无论现场给什么信号电机都不动作,
故障判断和检修过程:
直接在电机绕组间通电,电机也不传,抱闸拆下通电电机还是不转,检测电机绕组阻值均正常,手轮摇执行机构动作正常。检测的结果都正常就是通电时电机不转,此时怀疑电机的转子,把电机拆开,发现转子用手都拧不动,原来转子和电机端盖之间已有一层坚固的灰,把这层灰清除之后,加上一点润滑油,用手就可以拧动了。重新把电机装好并与执行机构配合装上,通电正常,重新调试。
选用须知
一、根据阀门所需的扭力确定电动执行器的输出扭力
阀门启闭所需的扭力决定着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。
二、根据所选电动执行器确定电气参数
因不同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。
三、电动执行机构厂家的选择
目前,市场上生产精巧型电动执行机构的厂家众多,生产的产品从外观上看大同小异,资料上提供的技术参数好像也差不多,但实际上在产品性能、质量、可靠性、耐用性等方面则千差万别。这就给广大选配用户有一种雾里看花的感觉。
 

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