電動執(zhí)行器簡介

電動執(zhí)行器又稱閥門電動裝置，它是在不同行業(yè)領(lǐng)域的稱謂，在工業(yè)管道閥門行業(yè)稱之為閥門電動裝置，在儀表行業(yè)稱之為電動執(zhí)行器，但現(xiàn)在業(yè)內(nèi)已沒有很明確的區(qū)分，本文所涉及到的關(guān)于稱謂問題將統(tǒng)一稱之為電動執(zhí)行器。

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，比起氣動、液動等不同驅(qū)動方 式的設(shè)備使用更為普遍。在工業(yè)場合電動閥門必需具有更高的可靠性和安全性，當(dāng)閥門能保證性能和壽命的情況下，電動閥門的安全性與可靠性取決于電動執(zhí)行 器，因此電動執(zhí)行器的性能、控制水平是電動閥門整機技術(shù)水平的綜合表現(xiàn)。所以在電動執(zhí)行器選型時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 使電動閥門價值實現(xiàn)化。

 

電 動執(zhí)行器的類型很多，不同類型和功能的電動執(zhí)行器與閥門配套后都可稱之為電動閥門，但往往在設(shè)計、選型的過程中只重視閥門的參數(shù)忽略或沒有明確電動執(zhí)行器 的相關(guān)要求，這樣不僅使電動閥門發(fā)揮不出的性能，而且在安裝、調(diào)試、使用過程中也會帶來不必要的麻煩，甚至給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果。

 

本文將針對電動執(zhí)行器選型考慮的要點進行說明，并對目前智能電動執(zhí)行器的相關(guān)功能做簡單介紹，它將是當(dāng)今乃至將來工業(yè)自動化控制發(fā)展所需的主流產(chǎn)品。

 

（一）電動執(zhí)行器選型考慮要點

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。

此類電動執(zhí)行器適用于閘閥、截止閥等。

 

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(yuǎn)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）

 

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，它還能對閥門進行精確控制，從而精確調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。因篇幅有限其工作原理在此不作詳細(xì)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)。

 

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，奧美閥控生產(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。奧美閥控生產(chǎn)的智能電動執(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~）為保護值。

 

三、根據(jù)閥門所需的扭力確定電動執(zhí)行器的輸出扭力

 

閥 門啟閉所需的扭力決定著電動執(zhí)行器選擇多大的輸出扭力，一般由使用者提出或閥門廠家自行選配，做為執(zhí)行器廠家只對執(zhí)行器的輸出扭力負(fù)責(zé)，閥門正常啟閉所需 的扭力由閥門口徑大小、工作壓力等因素決定，但因閥門廠家加工精度、裝配工藝有所區(qū)別，所以不同廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門所需扭力也有所區(qū)別，即使是同個閥 門廠家生產(chǎn)的同規(guī)格閥門扭力也有所差別，當(dāng)選型時執(zhí)行器的扭力選擇太小就會造成無法正常啟閉閥門，因此電動執(zhí)行器必需選擇一個合理的扭力范圍。

 

四、根據(jù)所選電動執(zhí)行器確定電氣參數(shù)

 

因不同執(zhí)行器廠家的電氣參數(shù)有所差別，所以設(shè)計選型時一般都需確定其電氣參數(shù)，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(jié)果控制系統(tǒng)與電動執(zhí)行器參數(shù)不匹配造成工作時空開跳閘、保險絲熔斷、熱過載繼電器保護起跳等故障現(xiàn)像。

 

五、根據(jù)使用場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執(zhí)行器的殼體防外物、防水等級，以字母IP后加兩位數(shù)表示，位由1～6表示防外物等級，第二位由1～8表示防水等級。

 

位數(shù)字代表的防外物等級

 

數(shù)字 防 護 等 級

簡 要 說 明 型號含義

0 無防護 省略不標(biāo)該防護特征時，無專門的防護。

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

2 防護直徑＞12.5mm的固體 能防止手指或類似物，直徑超過12mm長度不超過80mm的固體異物進入殼體內(nèi)。

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

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

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

6 塵密 無塵埃進入

 

第二位數(shù)字代表的防水等級

 

數(shù)字 防 護 等 級

簡 要 說 明 定 義

0 無防護 省略不標(biāo)該防護特征時，無專門的防護。

1 防滴 垂直滴水無有害影響。

2 15°防滴 設(shè)備與垂直線成15°角以內(nèi)時，垂直滴水無有害影響。

3 防淋水 與垂直線成60°以內(nèi)的淋水無有害影響。

4 防濺水 任何方向濺水無有害影響。

5 防噴水 任何方向沖水無有害影響。

6 防海浪 猛烈海浪或強烈噴水時進入外殼水量不至于達到有害影響。

7 防浸水 浸入在規(guī)定壓力的水中經(jīng)規(guī)定的時間后，進入外殼水量不至于達到有害影響。

8 防潛水 能按制造廠規(guī)定的條件長期潛水，其技術(shù)條件由制造廠規(guī)定。

 

2．防爆等級

 

在可能出現(xiàn)爆炸性氣體、蒸汽、液體、可燃性粉塵等而引起火災(zāi)或爆炸危險的場所時，必需對電動執(zhí)行器提出防爆要求，根據(jù)不同的應(yīng)用區(qū)域選擇防爆形式和類別。防爆等級可通過防爆標(biāo)志EX及防爆內(nèi)容來表示（參考《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備》GB3836－2000）。

 

防爆標(biāo)志內(nèi)容包括：防爆型式+設(shè)備類別+（氣體組別）+溫度組別

 

防爆型式：根據(jù)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(biāo)識如下表三。

 

防爆形式及標(biāo)志

 

防爆型式 防爆型式標(biāo)志 防爆型式防爆型式標(biāo)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(shè)備類別：

 

設(shè)備類別

 

I 類 煤礦井下用電氣設(shè)備。

II 類 除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備。

 

II類隔爆型“Exd”和本質(zhì)安全型“Exi”電氣設(shè)備按其適用于爆炸性氣體混合物的試驗安全間隙或最小點燃電流比，進一步分為又分為IIA、IIB、和IIC類,其它們之間的關(guān)系如下表五：

 

氣體組別

 

氣體組別 試驗安全間隙MESG (mm) 最小點燃電流比MICR

IIA MESG≥0.9 MICR＞0.8

IIB 0.9＞MESG＞0.5 0.8≥MICR≥0.45

IIC 0.5≥MESG 0.45＞MICR

 

c)溫度類別：

 

電氣設(shè)備按其表面溫度分為T1～T6組，使得對應(yīng)的T1～T6組的電氣設(shè)備的表面溫度不能超過對應(yīng)的溫度組別的允許值。溫度組別、設(shè)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：

 

溫度組別

 

溫度級別 設(shè)備的表面溫度T 可燃性物質(zhì)的點燃溫度

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℃ 100℃≥T＞85℃