2.2.1.3电动执行机构
2.2.1.3 电动执行机构
电动执行器是一类以电作为能源的执行器,按结构可分靖电动控制阀、电瓷阀、电动调速度和电动功率调整器及附件等。
电动控制阀是最常用的电动执行器,它由电动执行机构或电动执行机构和调节机钩(控制阀体)组成。电动执行机构或电动执行机构根据控刷器输出信号,转撫为輕制罔陶杆的直 线徑移或控制阀阀轴的角位移。其调节机构部分都采用直遁单座阀、双座阀、角形阀、蝶阀、球阀等。
电磁阀是用电磁体为动力元件进行两位式輕觸的电动执行器。电动调速泵是通过改变泵电机的转速来调节粟流量的电动执行器,通常果用变频调速器将输人信号的变化转换电机烘 电频率的变化,实现电机的调速。由于与用控制辑节流调节流量的方法比较,它具有节能的优点,因而逐新得到应用。电功率调整器是用电器元件控制电能的执行器,如常用的離应调 匪器、期间管调距器等,它遁过改变流经负荷的电流或施加在负猜两端的电压来改变货荷的 电功率,达到控制目的。例如,用晶陶管调圧器来控制加热器电器,使加热器温度满足所需温度要求等。
(1)电动执行机构电动执行饥掏是采用电动机和减速装覺来移动阀门的执行机掏。通常,电动执行机构的输人信号是禄准的电流或电压信号,其输出情号是电动机的亞、反转或 停止的兰位式开棠信号。电动执行机构具有动作迅速、晌应快、所用电源的取用方便、传输距离远等特点。
电动执行机柯可按位移分为直行程、角形程和多转式等三类,也可按输人信号与输出性的关系分办比例式、积分式等两类。
电动执行机构的特点如下。
电动执行机构一雕有阔位捡测装置来检测阀位<推杆位移或阀轴转角),因此,电动执行机构检测装置等组成位畳反馈控制系统,具有良好的稳定性。
©积分式电动执行机构的输出位移与输人信号对时间的积分成正化,比例式电动执行机构的输入位移与输入信号成正比。
©逍常设嵩电动力矩制动装置,使电动执行机构具有快速制动功能,可有效克服采用 机械制动造成机件磨损的歇点。
0结构复杂,佈格昂贵,不具有气动执行机构的本质安令性,当用于危害场所时,需考虑设置防爆、安装等措施。
©电动执行机构需与电动伺服放大器配套便用,采用智能伺服放大器时,也可组成截 能电动輕制阔。通常,电动服放大器输人信号是控制器输出的祿准4^MmA电流信号或 ]:目前的电压信号,经放大后转换为电动机的化转、居转或婷止信号。诚大的方法可采用继电 器、扉体管、碰力放大器等,也可架用微处理器进行数字处理,通常,放大器输出的接通和断开时间与输人信号成比例。图2-23是三相开关输出的伺服放大器原理框图。
©可设置阀位限制,阻止设备损坏。
⑩遁常设置阀门位置开关,用于提供阀位开关信号。
猩)遵循于无作源供应的应用场所、环境温度会便供气管线中气体所含的水分凝结的场 所和需要大推力的使用场所。
近年来,电动执行机构也得到较大发嚴,主要是执行电动机的变化。由于汁算机通信技术的发展,采用数字輕制的电动执行机构也B问化,例如步进电动机的执行机掏、数字式智 能电动軌朽机栖等。
(2) 电臟阀 电磯阀是两位式阀,它将电磁執行机构与阀体合为一体。按有无填料函可分为填料函型和无填料画型电磁阀;按动作方式分先导式和直接式两类;按结构分普通型、 防水盤、防爆型和防水觀爆型等;按正常时的工作状态分常所型(失电时关闭)和常开蹲 (失电时打开);按通路方式分为两通、二通、化通、五通等;按电磁阀的驱动方式分为单电控、双电控、弹載返回和返图定位等。电碰隅常作为控觸案统的^睹切换阔,相于联锁控制 系统和顺序控制系统。电搬阀一般不作为直接切断阀,少数小口径且无仪表气源的应用场合也用作切断阀。
先导式电磁阀作为控制阀的导向阀,用于校制活案式执行机柯輕制阔的开闭或保牠,也可作为孔制系统的气路切换。通常,先导式电碰陶巧的流体是压蕭空气,在液压系统中采用 液圧袖,应用朱导式电破陶时踞要呵其池设备,例如谐阔等配合来实现所需流路的切换。直 接式电微阀用于t接控制流体的遇断。
电磁阀具有可远程控制、晌应速度快、可严密关闭、被控流体无外泄等特点。需注意, 电磁瞬工作部件直搔与被控流体搔触,因此,选型时应棍据流体性能确定电磯阀类型。电硫阀常用于估式控制或控制要求较低,但要求严格密封等应用场合。侧如,加热妒燃料气进料、空气和水等介质。在防爆区域应用时,应选用食遁的防瀑电磁阀。
(3) 电动调速泵 通常,电动调旌粟稍用交流调速技术对交流电动机进行调速,实现流量辟制。交流电动机的调速方法有调频调速、调撒对数调速和调转差率调速三种,同步交流 电动机因不受转差率影响,只有调频调速、调极对数调渾两种调述方法。它们的特点如表 2-2所示。
表2-2 交流电动机遇速方案和运用的电动机 | ||||||
类别 | 调速控制方案 | 适用的电动机 | ||||
调频 | 他控式变频调速 |
同歩机、异步机(一般为宠式交流电动机) | ||||
自控式变频调速(无换向器电动机) | 同步机 | |||||
类别 | 适用的电动机 | |||||
调极对数 | 变极调节 | 变扱电动机 | ||||
调转差率 | 异步机双馈转型调节 | 串级调速 —— | 线绕式异歩机 | |||
交流流整流子电动机调速 | 交流整流子电动机 | |||||
能耗转差调节 | 电磁转差离离合器调速 | 滑差电机'(电践调速异步电动饥) | ||||
转子电阻调节 | 线绕式异步机 | |||||
定子电压调压调速 | 异步机.(一般为线绕式,小容量可用笼式) |
目前交流电动机的调速方案主要有变频调速、无换向器电动机及串级调速。常用的变频器有交-直-交变频器和交-交变频器雨类。交-直-交变频器先将电网工频交流电整流为直流屯,然后将直流电逆变成为频率可调的变流电、因此,称为间接变频器。交-交变频器直接将工频交流电变成屯压和频率可调的交流电,因此称为直摆变频器。两类变频器的特点如表2-3。
表2-3 两类变频器的特点 | ||||||||||||||||||
变频器类型 | 换能方式 | 晶闸管换相方式 | 器件数量 | 调频范围 | 电网功率因数 | |||||||||||||
交-直-交 | 两次换能,效率低 | 强制或负载转向 | 较少 | 宽 | ||||||||||||||
交-交 | 一次换能、效率高 | 电网电圧换相 | 较多 | 电网频率的0.3〜0.5 | 核祗 | |||||||||||||
可控硅整流器控哇整流器 交-直-交变j 于低速大功率拖 性能比较。 | 调压时, 硕器适 动的场 1 | 祗化巧频的功卒 用于各种电丈 f合。按电源巾 表2-4电压型和 | 因数较祗i斩波器或PWM方式调压日1,巧苹巧教高.。 r拖动装還、稳压稳频电源和不司断电源;交-交变频競适用 t质巧分为电压型和电流爾逆变器,表2-4是它們的特点和 电流型交-直-交变核器的特点和性能比较 | |||||||||||||||
类盟 | 电氏塑变频瑞 | 电流型变频率 | ||||||||||||||||
基車电路 | _|_ | V 1 | D1 | VD3 VI: 1 1 | La | |||||||||||||
下 1 、 | 1 \ —L S1 A | ■S3 | S5 | A | L | 十 化 | \ SI A | 1 \ 05 | \ S5 | A 7人 | ||||||||
T% | C | |||||||||||||||||
a | 2 | S6 | 2 | B | C | ■ W C号B | ||||||||||||
\L S2 | S4 | |||||||||||||||||
… | \ \ \ | |||||||||||||||||
VD2 VD4 VD6 | - S2 | S4 | S6 | |||||||||||||||
t流回路滤波环节 | 电容器〔电压源) | 电抗器(电流源) | ||||||||||||||||
输出电压波形 | 矩形波 | 由负载决定,异步电动机近栖正强波 | ||||||||||||||||
输出电流波形 | 由负载功毕四数决法*有校大谐波分豈 | 矩形妨 | ||||||||||||||||
输出阻抗 | 小 | 远 | 大 | |||||||||||||||
再生制动 | 电源側需设置并联迎变器 | 方便,主电路不骗附加设备 | ||||||||||||||||
调速动态响应 | 较慢 | 快 | ||||||||||||||||
对晶闸管要求 | 关断时间要短,耐压要求较低 | 耐压要求高,关断时间元素特殊要求 |
适用范围 | 多电机拖动,按频稳压电源’ | 单电机拖动,可逆拖动 |
应快。
©可大范围内实现无级调速•可输出较大推力和较大力矩。
感传动无间隙,运动平稳,可实现频繁的换向觸作。操作方便,易实现自动化、易实现复杂自动控制顺序,易实现过载保护。
0液压油黏度受环境温度影响大,也不适用于远鹏离传动控制。
©对控制装置的要求嵩,舉求蜡置反馈装晋姐成闭环控制。根据被校变量为位移、速度和为等机械量的不同,反顿检测装置也有位祿检测技馈装置、速度反馈检测装置等,使整个系统变得复杂,价格上升,也提高了对维护人员的技龍要求。