電動(dòng)執行器說(shuō)明

        電動(dòng)執行器又稱(chēng)閥門(mén)電動(dòng)裝置，它是在不同行業(yè)領(lǐng)域的稱(chēng)謂，在工業(yè)管道閥門(mén)行業(yè)稱(chēng)之為閥門(mén)電動(dòng)裝置，在儀表行業(yè)稱(chēng)之為電動(dòng)執行器，但現在業(yè)內已沒(méi)有很明確的區分。閥門(mén)在工業(yè)管路控制中是經(jīng)常使用的重要設備，電動(dòng)閥門(mén)隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，因其動(dòng)力源容易取得，且一般情況下無(wú)需維護的優(yōu)點(diǎn)，比起氣動(dòng)、液動(dòng)等不同驅動(dòng) 方式的設備使用更為普遍。在工業(yè)場(chǎng)合電動(dòng)閥門(mén)必需具有更高的可靠性和安全性，當閥門(mén)能保證性能和壽命的情況下，電動(dòng)閥門(mén)的安全性與可靠性取決于電動(dòng)執行器，因此電動(dòng)執行器的性能、控制水平是電動(dòng)閥門(mén)整機技術(shù)水平的綜合表現。所以在電動(dòng)執行器選型時(shí)除必需考慮的一些基本要素外，對其提出合理的技術(shù)要求才能使電動(dòng)閥門(mén)價(jià)值實(shí)現最大化。

       電動(dòng)執行器的類(lèi)型很多，不同類(lèi)型和功能的電動(dòng)執行器與閥門(mén)配套后都可稱(chēng)之為電動(dòng)閥門(mén)，但往往在設計、選型的過(guò)程中只重視閥門(mén)的參數忽略或沒(méi)有明確電動(dòng)執行 器的相關(guān)要求，這樣不僅使電動(dòng)閥門(mén)發(fā)揮不出最佳的性能，而且在安裝、調試、使用過(guò)程中也會(huì )帶來(lái)不必要的麻煩，甚至給生產(chǎn)造成嚴重的后果。

電動(dòng)執行器選型考慮的要點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，并對目前智能電動(dòng)執行器的相關(guān)功能做簡(jiǎn)單介紹，它將是當今乃至將來(lái)工業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展所需的主流產(chǎn)品。

一、根據閥門(mén)類(lèi)型選擇電動(dòng)執行器

閥門(mén)的種類(lèi)相當多，工作原理也不太一樣，一般以轉動(dòng)閥板角度、升降閥板等方式來(lái)實(shí)現啟閉控制，當與電動(dòng)執行器配套時(shí)首先應根據閥門(mén)的類(lèi)型選擇電動(dòng)執行器。

1、角行程電動(dòng)執行器（轉角<360度）

電動(dòng)執行器輸出軸的轉動(dòng)小于一周，即小于360度，通常為90度就實(shí)現閥門(mén)的啟閉過(guò)程控制。此類(lèi)電動(dòng)執行器根據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(dòng)執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(guò)曲柄與閥桿連接的形式。此類(lèi)電動(dòng)執行器適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。

2、多回轉電動(dòng)執行器（轉角>360度）電動(dòng)執行器輸出軸的轉動(dòng)大于一周，即大于360度，一般需多圈才能實(shí)現閥門(mén)的啟閉過(guò)程控制。此類(lèi)電動(dòng)執行器適用于閘閥、截止閥等。

3、直行程（直線(xiàn)運動(dòng)）

電動(dòng)執行器輸出軸的運動(dòng)為直線(xiàn)運動(dòng)式，不是轉動(dòng)形式。此類(lèi)電動(dòng)執行器適用于單座調節閥、雙座調節閥等。

二、根據生產(chǎn)工藝控制要求確定電動(dòng)執行器的控制模式

電動(dòng)執行器的控制模式一般分為開(kāi)關(guān)型（開(kāi)環(huán)控制）和調節型（閉環(huán)控制）兩大類(lèi)。

1．開(kāi)關(guān)型（開(kāi)環(huán)控制）

開(kāi)關(guān)型電動(dòng)執行器一般實(shí)現對閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)控制，閥門(mén)要么處于全開(kāi)位置，要么處于全關(guān)位置，此類(lèi)閥門(mén)不需對介質(zhì)流量進(jìn)行精確控制。特別值得一提的是開(kāi)關(guān)型電動(dòng)執行器因結構形式的不同還可分為分體結構和一體化結構。選型時(shí)必需對此做出說(shuō)明，不然經(jīng)常會(huì )發(fā)生在現場(chǎng)安裝時(shí)與控制系統沖突等不匹配現像。

a)分體結構（通常稱(chēng)為普通型）：控制單元與電動(dòng)執行器分離，電動(dòng)執行器不能單獨實(shí)現對閥門(mén)的控制，必需外加控制單元才能實(shí)現控制，一般外部采用控制器或控制柜形式進(jìn)行配套。

此結構的缺點(diǎn)是不便于系統整體安裝，增加接線(xiàn)及安裝費用，且容易出現故障，當故障發(fā)生時(shí)不便于診斷和維修，性?xún)r(jià)比不理想。

b)一體化結構（通常稱(chēng)為整體型）：控制單元與電動(dòng)執行器封裝成一體，無(wú)需外配控制單元即可現實(shí)就地操作，遠程只需輸出相關(guān)控制信息就可對其進(jìn)行操作。

此結構的優(yōu)點(diǎn)是方便系統整體安裝，減少接線(xiàn)及安裝費用，容易診斷并排除故障。但傳統的一體化結構產(chǎn)品也有很多不完善的地方，所以產(chǎn)生了智能電動(dòng)執行器，關(guān)于智能電動(dòng)執行器后面將再做說(shuō)明。

2．調節型（閉環(huán)控制）

調節型電動(dòng)執行器不僅具有開(kāi)關(guān)型一體化結構的功能，它還能對閥門(mén)進(jìn)行精確控制，從而精確調節介質(zhì)流量。因篇幅有限其工作原理在此不作詳細說(shuō)明。下面就調節型電動(dòng)執行器選型時(shí)需注明的參數做簡(jiǎn)要說(shuō)明。

a)控制信號類(lèi)型（電流、電壓）

調節型電動(dòng)執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(shí)需明確其控制信號類(lèi)型及參數。

b)工作形式（電開(kāi)型、電關(guān)型）

調節型電動(dòng)執行器工作方式一般為電開(kāi)型（以4～20mA的控制為例，電開(kāi)型是指4mA信號對應的是閥關(guān)，20mA對應的是閥開(kāi)），另一種為電關(guān)型（以 4-20mA的控制為例，電開(kāi)型是指4mA信號對應的是閥開(kāi)，20mA對應的是閥關(guān)）。一般情況下選型需明確工作形式，很多產(chǎn)品在出廠(chǎng)后并不能進(jìn)行修改， 奧美閥控生產(chǎn)的智能型電動(dòng)執行器可以通過(guò)現場(chǎng)設定隨時(shí)修改。

c)失信號保護

失信號保護是指因線(xiàn)路等故障造成控制信號丟失時(shí)，電動(dòng)執行器將控制閥門(mén)啟閉到設定的保護值，常見(jiàn)的保護值為全開(kāi)、全關(guān)、保持原位三種情況，且出廠(chǎng)后不易修 改。奧美閥控生產(chǎn)的智能電動(dòng)執行器可以通過(guò)現場(chǎng)設定進(jìn)行靈活修改，并可設定任意位置（0~100%）為保護值。

三、根據閥門(mén)所需的扭力確定電動(dòng)執行器的輸出扭力

閥門(mén)啟閉所需的扭力決定著(zhù)電動(dòng)執行器選擇多大的輸出扭力，一般由使用者提出或閥門(mén)廠(chǎng)家自行選配，做為執行器廠(chǎng)家只對執行器的輸出扭力負責，閥門(mén)正常啟閉所 需的扭力由閥門(mén)口徑大小、工作壓力等因素決定，但因閥門(mén)廠(chǎng)家加工精度、裝配工藝有所區別，所以不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的同規格閥門(mén)所需扭力也有所區別，即使是同個(gè)閥 門(mén)廠(chǎng)家生產(chǎn)的同規格閥門(mén)扭力也有所差別，當選型時(shí)執行器的扭力選擇太小就會(huì )造成無(wú)法正常啟閉閥門(mén)，因此電動(dòng)執行器必需選擇一個(gè)合理的扭力范圍。

四、根據所選電動(dòng)執行器確定電氣參數

因不同執行器廠(chǎng)家的電氣參數有所差別，所以設計選型時(shí)一般都需確定其電氣參數，主要有電機功率、額定電流、二次控制回路電壓等，往往在這方面的疏忽，結果控制系統與電動(dòng)執行器參數不匹配造成工作時(shí)空開(kāi)跳閘、保險絲熔斷、熱過(guò)載繼電器保護起跳等故障現像。

五、根據使用場(chǎng)合選擇外殼防護等級、防爆等級

1．外殼防護等級

外殼防護等級是指電動(dòng)執行器的殼體防外物、防水等級，以字母IP后加兩位數表示，第一位由1～6表示防外物等級（見(jiàn)表一），第二位由1～8表示防水等級（見(jiàn)表二）。

表一、第一位數字代表的防外物等級

數字防護等級簡(jiǎn)要說(shuō)明型號含義

0 、無(wú)防護 省略不標該防護特征時(shí)，無(wú)專(zhuān)門(mén)的防護。

1 、防護直徑＞50mm的固體 能防止直徑超過(guò)50mm的固體異物進(jìn)入殼體內，人體某一大面積部分如手(但對有意識的接觸并無(wú)防護)。

2、 防護直徑＞12.5mm的固體 能防止手指或類(lèi)似物，直徑超過(guò)12mm長(cháng)度不超過(guò)80mm的固體異物進(jìn)入殼體內。

3 、防護直徑＞2.5mm的固體 能防止直徑大于2.5mm的工具、電線(xiàn)等異物進(jìn)入殼體內。

4 、防護直徑＞1.0mm的固體 能防止直徑大于1mm的固體異物進(jìn)入殼體內。

5 、防塵 不能完全防止塵埃進(jìn)入殼體內，但進(jìn)入量不足達到妨礙設備正常運行。

6 、塵密 無(wú)塵埃進(jìn)入

表二、第二位數字代表的防水等級

數字防護等級簡(jiǎn)要說(shuō)明定義

0、無(wú)防護省略不標該防護特征時(shí)，無(wú)專(zhuān)門(mén)的防護。

1、 防滴 垂直滴水無(wú)有害影響。

2 、15°防滴設備與垂直線(xiàn)成15°角以?xún)葧r(shí)，垂直滴水無(wú)有害影響。

3、 防淋水與垂直線(xiàn)成60°以?xún)鹊牧芩疅o(wú)有害影響。

4、 防濺水任何方向濺水無(wú)有害影響。

5、 防噴水任何方向沖水無(wú)有害影響。

6 、防海浪猛烈海浪或強烈噴水時(shí)進(jìn)入外殼水量不至于達到有害影響。

7、 防浸水浸入在規定壓力的水中經(jīng)規定的時(shí)間后，進(jìn)入外殼水量不至于達到有害影響。

8 、防潛水 能按制造廠(chǎng)規定的條件長(cháng)期潛水，其技術(shù)條件由制造廠(chǎng)規定。

2．防爆等級

在可能出現爆炸性氣體、蒸汽、液體、可燃性粉塵等而引起火災或爆炸危險的場(chǎng)所時(shí)，必需對電動(dòng)執行器提出防爆要求，根據不同的應用區域選擇防爆形式和類(lèi)別。防爆等級可通過(guò)防爆標志EX及防爆內容來(lái)表示（參考《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備》GB3836－2000）。

防爆標志內容包括：防爆型式+設備類(lèi)別+（氣體組別）+溫度組別防爆型式：根據所采取的防爆措施，可分為本質(zhì)安全型、隔爆型、增安型、正壓型、澆封型、充砂型等。它們的標識如下表三。

表三、防爆形式及標志

防爆型式 防爆型式標志 防爆型式 防爆型式標志本質(zhì)安全型 Exi 隔爆型 Exd充砂型 E x q 增安型 Exe澆封型 E x m 正壓型 Exp

b)設備類(lèi)別：

表四、設備類(lèi)別

I 類(lèi) 煤礦井下用電氣設備。

II 類(lèi) 除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備。

II類(lèi)隔爆型“Exd”和本質(zhì)安全型“Exi”電氣設備按其適用于爆炸性氣體混合物的最大試驗安全間隙或最小點(diǎn)燃電流比，進(jìn)一步分為又分為IIA、

IIB、和IIC類(lèi),其它們之間的關(guān)系如下表五：

表五、氣體組別

氣體組別        最大試驗安全間隙MESG (mm)            最小點(diǎn)燃電流比MICR

IIA                                  MESG≥0.9                                       MICR＞0.8

IIB                         0.9＞MESG＞0.5                              0.8≥ MICR≥0.45

IIC                          0.5≥MESG 0.4                                    5＞MICR

c)溫度類(lèi)別：

電氣設備按其最高表面溫度分為T1～T6組，使得對應的T1～T6組的電氣設備的最高表面溫度不能超過(guò)對應的溫度組別的允許值。溫度組別、設備表面溫度和可燃性氣體或蒸汽的引燃溫度之間的關(guān)系如下表六：

表六、溫度組別

溫度級別     設備的最高表面溫度T        可燃性物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度

T1                      450℃                                T>450℃

T2                      300℃                                450℃≥T＞300℃

T3                      200℃                                300℃≥T＞200℃

T4                      135℃                                200℃≥T＞135℃

T5                      100℃                                135℃≥T＞100℃

T6                        85℃ 1                              00℃≥T＞85℃

（二）智能電動(dòng)執行器是當今乃至將來(lái)發(fā)展的主流

考慮以上所述的五大因素電動(dòng)執行器基本能夠比較理想選型，但隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，特別是計算機速度的飛速發(fā)展，傳統電動(dòng)執行器的弊端及無(wú)法實(shí)現的功 能也隨之表露出來(lái)，一種安全、穩定、可靠、界面友好、智能化的電動(dòng)執行器才能與自控系統相適應。那么智能電動(dòng)執行器有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?它又能解決傳統產(chǎn)品的哪 些弊端呢？下面針對380V電源驅動(dòng)的智能電動(dòng)執行器的優(yōu)點(diǎn)做簡(jiǎn)單介紹。

一、豐富的信息顯示及人性化的人機對話(huà)界面

傳統的電動(dòng)執行器一般不具備太多的信息提示，所以在現場(chǎng)很難知道電動(dòng)閥門(mén)的運行情況，特別是當出現故障時(shí)不容易診斷并排除故障。智能型電動(dòng)執行器解決了這 個(gè)問(wèn)題，他將電動(dòng)執行器的運行進(jìn)行檢測并將信息通過(guò)液晶顯示屏顯示，這樣就減少了很多人為診斷過(guò)程，并能及時(shí)排除故障恢復生產(chǎn)。特別值得一提的是很多產(chǎn)品 往往是代碼或英文，不便于現場(chǎng)工作理解操作，真正的人性化人機對話(huà)界面應該是全中文字顯示，奧美閥控生產(chǎn)的智能電動(dòng)執行器就是全中文字菜單顯示。

二、可組態(tài)的多組信號輸出

電動(dòng)執行器信號輸出的多少是執行器對其自身及閥門(mén)運行狀態(tài)監視程度高低的體現之一，傳統電動(dòng)執行器一般是以機械微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)輸出，輸出點(diǎn)數有限，且以固定 形式及固定的信息定義輸出，在選型如沒(méi)明確要求，產(chǎn)品一但出廠(chǎng)很難再做更改，這樣不便于使用的靈活性，也不能適應強大的系統控制要求。智能電動(dòng)執行器必需 能有更多的信號輸出點(diǎn)數，且對應信息定義可靈活組態(tài)。

三、解決相序問(wèn)題

三相電機存在著(zhù)相序問(wèn)題，當三相電源相序錯誤，控制開(kāi)閥、關(guān)閥時(shí)與閥門(mén)的實(shí)際轉向相反，失控將造成電動(dòng)執行器、閥門(mén)嚴重損壞。所以初次安裝調試時(shí)必需手動(dòng) 進(jìn)行相序糾錯，否則損壞將不可避免，但往往現場(chǎng)接線(xiàn)與調試是不同人員，常常發(fā)生沒(méi)有相序糾錯而使設備損壞的現像。而智能電動(dòng)執行器可以不必考慮相序問(wèn)題， 內部電路檢測接入交流電源的相序，通過(guò)邏輯運算實(shí)現自動(dòng)糾錯，不管怎么接都能按正確的轉向工作。

四、電源缺相保護

三相電機一但缺相將會(huì )使電機損壞，傳統電動(dòng)執行器一般不具備缺相保護。智能電動(dòng)執行器對三相電源進(jìn)行檢測，能在缺相的時(shí)候及時(shí)進(jìn)行保護。需要注意 的一個(gè)事實(shí)是，絕大多數的電機缺相是在電機運行時(shí)發(fā)生的，而一般的缺相檢測只能檢測電機靜態(tài)下的缺相。奧美閥控生產(chǎn)的智能電動(dòng)執行器能在動(dòng)、靜態(tài)下實(shí)時(shí)檢 測缺相是否存在，一但缺相發(fā)生將及時(shí)進(jìn)行保護，通過(guò)屏幕顯示，發(fā)出報警信號。

五、超強自診斷功能

電動(dòng)執行器不管運行與否，一但被接通電源時(shí)就必需能自行診斷檢測，當診斷出故障時(shí)操作將被禁止，并通過(guò)液晶顯示屏顯示各故障報警信息，并將信號輸出給控制 系統，這樣對設備的安全、可靠不只增加了一層保險，也縮短排除故障的時(shí)間，使故障診斷實(shí)現智能化，這是傳統產(chǎn)品所不具備的功能。

六、可修改的參數設定

傳統電動(dòng)執行器一般出廠(chǎng)后參數是不可改的，智能型電動(dòng)執行器徹底改變了這種局限性，它通過(guò)內部程序實(shí)現設定，可隨時(shí)進(jìn)行參數的修改，不管是初裝還是使用過(guò)程中都可進(jìn)行修改，使得設備發(fā)揮其強大的靈活性。

七、非侵入隔離密封

傳統電動(dòng)執行器現場(chǎng)操作按鈕（或旋鈕）一般采用慣通軸，所以密封性能較差，智能型電動(dòng)執行器一般采用非侵入式設計，操作按鍵與內部電路完全隔離，使得密封問(wèn)題得到徹底的解決。實(shí)現了免開(kāi)蓋設定、操作、查詢(xún)。

八、現場(chǎng)總線(xiàn)控制

當一個(gè)工廠(chǎng)使用更多的電動(dòng)閥門(mén)時(shí)，如何更好的實(shí)現集中控制并與自動(dòng)化控制系統相適應，總線(xiàn)技術(shù)解決了這個(gè)問(wèn)題，當電動(dòng)執行器與上位機現實(shí)總線(xiàn)控制時(shí)，可以 不必再采用傳統的多電纜控制方式。智能電動(dòng)執行器采用標準接口（RS485、RS232）進(jìn)行通訊，并將信號與處理器電路光電隔離，確保了電動(dòng)執行器的安 全運行。電動(dòng)執行器實(shí)現總線(xiàn)控制方便用戶(hù)利用計算機、組態(tài)軟件和I/O模塊來(lái)構建經(jīng)濟高效的控制系統。關(guān)于智能電動(dòng)執行器的功能還很多，因篇幅有限這里只簡(jiǎn)單介紹以上幾點(diǎn)。

電動(dòng)執行器因其采用電力驅動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，并能現實(shí)其他驅動(dòng)裝置所不能實(shí)現的控制功能，廣泛應用于石油、化工、水電、船舶、鋼鐵、冶金、能源、輕紡、食品、醫藥、城市給排水等工業(yè)領(lǐng)域。