进口阀门电动装置(electric actuator)是指用电力驱动启闭或调节阀门的装置。
阀门在工业管路控制中是经常使用的重要设备,电动阀门(电动执行机构)随着工业自动化的发展,因其动力源容易取得,且一般情况下无需维护的优点,用电方便,比起气动、液动等不同驱动方式的设备使用更为普遍。
在自动化控制的阀门中,常见的有进口电动球阀,进口电动蝶阀,进口电动刀闸阀,进口电动隔膜阀;这些阀门一般有分为开关型电动阀门和调节型电动阀门,调节型电动阀门也叫进口电动调节阀;以的电动阀门品牌德国力特LIT为例,他的电动蝶阀分为进口电动开关型蝶阀,进口电动调节型蝶阀,电动球阀分为进口电动开关型蝶阀和进口调节型蝶阀;
开关型就是电动执行器只能控制开和关;调节型是指电动执行器可以通过输入或者输出控制信号4-20ma或者0-10v可以控制阀门的开度,对介质的流量进行调节;
开关型的电动执行器主要需要开关反应迅速灵敏,比如的德国力特LIT的电动开关球阀或者进口电动开关蝶阀的电动执行器,开关迅速,一般在8-15秒之间,使用寿命长;
调节型的电动执行器主要性能反应在控制精度,比如知名的阀门和电动执行器品牌德国力特LIT的进口电动调节型球阀,进口电动调节型蝶阀,进口电动调节阀,控制精度一般在误差1%以内,能的对开度和流量进行调节。
那么我们很有必要来详细分析下开关型(开环控制)和调节型(闭环控制)电动执行器的区别,有助于选型和应用;
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)两大类。
1.开关型(开环控制)电动执行器
开关型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控制。
特别值得一提的是开关型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。
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,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)电动执行器
调节型电动执行器不仅具有开关型一体化结构的功能,它还能对阀门进行控制,从而调节介质流量。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。以代表性的电动阀门品牌德国力特LIT为例,使用比较多的是4~20mA的电流信号。
b)工作形式(电开型、电关型)
调节型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,的品牌德国力特LIT生产的智能型电动执行器可以通过现场设定随时修改。
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。智能电动执行器可以通过现场设定进行灵活修改,并可设定任意位置(0~100%)为保护。
电动执行器投入自动运行的状态下,经常会遇到振荡现象。由于振荡的存在,极易引起电动伺服操作器的故障。若电动执行器经常处于振荡状态下运行,将严重影响机构的使用寿命。因此,在调节系统中应消除振荡,以保证调节系统的正常运行。 引起执行机构振荡的原因有多种,现结合设计、安装调试及运行的经验,说明引起执行机构振荡的原因及消除方法。 ①电动执行器阀位反馈小回路振荡,产生振荡的原因主要有以下两个方面: 1、由于电动伺服操作器的不灵敏区δg太小,过于灵敏,使执行器小回路无法稳定而产生振荡。 2、当执行机构失去制动作用而产生惰走现象时,也会引起执行机构小回路振荡。 针对上述引起执行机构振荡的原因,对电动伺服操作器不灵敏区δg太小引起的振荡;根据运行中的经验,把电动同服操作器的不灵敏区δg调整在±150~±200μa时可以消除小回路振荡。对于执行机构失去制动,应查出机构失去制动的原因给以排除。 ②由于调节阀流量特性太陡或阀门运行在小开度时,引起调节器过调而使执行机构振荡。 当调节阀流量特性太陡时,被调量只需较小的偏差就将使被调介质产生较大变化,往往使调节过头,使系统产生振荡。由于调节阀的特性受工艺条件限制,较难修改时,可以把调节器的比例带适当增加,以改善调节品质。 ③由于调节系统参数整定不当引起系统振荡而导致执行机构振荡 调节器的参数整定不合适,会引起系统产生不同程度的振荡。对于单回路调节系统,比例带过小,积分时间过短,微分时间和微分增益过大都可能产生系统振荡。对于多回路系统,除和单回路系统有共性的问题外;还存在着回路之间的相互影响,由于参数整定不合适产生各回路间的共振。 对于上述原因引起执行机构的振荡,可以在系统整定时合理的选择这些参数,使回路都有保持的稳定裕度。 ④由于信号源波动使变送器输出波动而引起的振荡 对于对象变化引起信号源波动而造成执行机构的振荡,在回路中加人阻尼器环节,也可在管路中加人机械滤波缓冲装置,用机械阻尼的方法减小变送器输出信号的波动,以至消除机构的振荡。 ⑤由于执行机构联杆和调节阀间的联接件的游隙和间隙过大,也将造成执行机构的振荡。所以在机构传动部件安装时,要保证所有连接件不应有游隙和间隙,所有连接件应按三级精度配合制造。 电动执行器的振荡是运行中常见的一种故障现象,直接影响调节品质,其内在的原因也是多方面的,在分析和排除故障时,要从系统构成、安装调试等多方面去分析故障原因,再设法进行消除。
电动执行器在电动阀上取到驱动的作用,作为工业化自动系统中的重要驱动装置,必然有独特的一面:安装调试简单,在电力,冶金,石油,化工等工业部门等到越来越广泛的应用。
一、根据阀门类型选择电动执行器阀门的种类相当多,工作原理也不太一样,一般以转动阀板角度、升降阀板等方式来实现启闭控制,当与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。
1.角行程电动执行器(转角<360度)
电动执行器输出轴的转动小于一周,即小于360度,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、底座曲柄式两种。
a)直连式:是指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。 3.直行程(直线运动)
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器的控制模式
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)两大类。
1.开关型(开环控制)
开关型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。
特别值得一提的是开关型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。
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,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。