智能型直行程電動(dòng)執行機構原理及應用

　　介紹智能型YLM系列直行程電動(dòng)執行機構的工作原理和結構，分析比較電動(dòng)執行機構與氣動(dòng)執行機構及液動(dòng)執行機構的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述YLM系列直行程電動(dòng)執行機構現場(chǎng)應用的優(yōu)勢，最后說(shuō)明電動(dòng)執行機構的發(fā)展趨勢。

　　電動(dòng)執行機構可分為直行程和角行程2大類(lèi)，直行程電動(dòng)執行機構接受調節器的輸入信號，并將其轉換成與輸入信號成比例的直線(xiàn)位移去帶動(dòng)閥門(mén)、擋板等調節機構，以實(shí)現自動(dòng)控制。隨著(zhù)微電子技術(shù)、微機械技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，智能型電動(dòng)執行機構成為一種發(fā)展趨勢。智能型電動(dòng)執行機構以微處理器作為主控器件，并配有功率控制單元、故障診斷報警單元、人機對話(huà)單元，可進(jìn)行閉環(huán)控制;具有數字通信接口;調試時(shí)具有非侵入特性，即在不打開(kāi)電氣箱蓋的前提下可設定各種運行控制參數。

1、工作原理與結構

　　(1)工作原理

　　YLM系列直行程電動(dòng)執行機構是以單相交流伺服電動(dòng)機為動(dòng)力裝置的位置伺服機構，其系統見(jiàn)圖1。該電動(dòng)執行機構的工作原理為：接受來(lái)自調節系統輸入4～20mADC控制信號Ii與電動(dòng)執行機構的位置反饋信號If并將其比較放大，當Ii與If之差超過(guò)死區Σ，電動(dòng)機接通電源，以恒速旋轉經(jīng)減速器變?yōu)檩敵鲚S故軸向直線(xiàn)位移。在位移的同時(shí)，位置發(fā)送器輸出1個(gè)與位移成比例的位置反饋信號If，當Ii與If之差小于死區Σ時(shí)，切斷電動(dòng)機電源使之停止轉動(dòng)，從而輸出軸穩定在一定位置上，系統處于平衡狀態(tài)。若電動(dòng)執行機構的輸入信號增大，則輸出信號與反饋信號的偏差為正極性，電機正轉;反之則偏差為負極性，電機反轉。死區E值可在設置時(shí)改變。

圖1 執行機構系統框圖

　　(2)控制器

　　電動(dòng)執行機構的控制器采用目前流行的PIC系列單片機為主控元件，同時(shí)采用無(wú)觸點(diǎn)輸出方法，具有壽命長(cháng)、工作可靠、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。當輸入控制信號4～20mADC時(shí)經(jīng)光電隔離及A/D轉換將模擬信號轉換為數字信號后，將其送至CPU進(jìn)行處理，CPU再根據執行

　　機構輸出軸的當前位置(即反饋量)進(jìn)行比較來(lái)決定電機的啟/停及轉動(dòng)方向，并通過(guò)接口電路來(lái)驅動(dòng)電機的轉動(dòng)，同時(shí)，CPU不斷地從傳感器上采集執行機構輸出軸的當前位置并與給定量進(jìn)行比較，實(shí)現輸入信號對執行機構的輸出軸位移的控制。

　　(3)減速機構

　　減速器是電機和工作機之間獨立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉速和增大轉矩，以滿(mǎn)足工作需要。電動(dòng)執行機構的減速器機構由多個(gè)平齒輪、螺旋機構和手操機構組成，自動(dòng)操作時(shí)，交流伺服電機通過(guò)齒輪組傳動(dòng)梯形螺母從而傳輸軸在導管中來(lái)回移動(dòng);手動(dòng)操作時(shí)，旋轉手輪從而帶動(dòng)齒輪組至梯形螺母使傳輸軸位移，輸出軸的極限尺寸由導管長(cháng)度決定。

2、現場(chǎng)應用優(yōu)勢

　　(1)3種執行機構優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　執行機構可分為電動(dòng)執行機構、氣動(dòng)執行機構和液動(dòng)執行機構。其優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

表13種執行機構優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　因此，電動(dòng)執行機構由于其突出的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應用于電力、冶金、石油、化工、輕工等工業(yè)部門(mén)的自動(dòng)控制領(lǐng)域。

　　(2)YLM系列直行程電動(dòng)執行機構的優(yōu)點(diǎn)

　　YLM系列直行程電動(dòng)執行機構特別適合擋板的可靠定位，適用于燃燒控制閥門(mén)、葉片、變速驅動(dòng)或其他直行程應用場(chǎng)合。目前，YLM系列直行程電動(dòng)執行機構已成功應用于多家電廠(chǎng)鍋爐的2次風(fēng)門(mén)上，幾年來(lái)的運行實(shí)踐表明，執行機構定位準確、性能穩定、效果良好。

　　YLM系列直行程電動(dòng)執行機構可以接受無(wú)源觸點(diǎn)(如DCS系統的DO)控制、4～20mA模擬量控制和220VAC有源開(kāi)關(guān)量控制等3種控制;在故障狀態(tài)下可以保持在全開(kāi)、全關(guān)或原位置。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1)制造工藝復雜，加工精良，具有體積小、重量輕、耐高溫和安裝方便的優(yōu)點(diǎn);

　　2)結構上采用具有雙重自鎖功能、雙重防水、雙重推力保護和自潤滑的部件，即使處于惡劣環(huán)境，執行機構仍可以正常工作;

　　3)電路控制設計采用逐步接近既定目標值方法，可提高執行機構工作精度防治過(guò)沖震蕩，并采用全隔離電路可提高抗干擾能力;

　　4)采用防死機技術(shù)，工作環(huán)境溫度范圍為-25℃～80℃，執行機構可長(cháng)期地穩定工作。

　　此外，執行機構還具斷信號以調節機構卡死等故障保護、狀態(tài)的顯示及接點(diǎn)輸出功能。

3、展望

　　隨著(zhù)各種新技術(shù)的快速進(jìn)步，電動(dòng)執行機構正朝小型化、一體化、數字化、智能化、總線(xiàn)化和網(wǎng)絡(luò )化方向大步邁進(jìn)，控制精度將越來(lái)越高，使用環(huán)境越來(lái)越廣。然而，國產(chǎn)電動(dòng)執行機構在產(chǎn)品的品種、控制精度、工藝水平、可靠性、智能化和網(wǎng)絡(luò )化方面還有較大差距，具有自主知識產(chǎn)權的高性能電動(dòng)執行機構還很少，亟需努力找出差距，盡快縮短國產(chǎn)電動(dòng)執行機構與世界先進(jìn)水平的差距，更好地滿(mǎn)足工業(yè)控制的需要。