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电动执行器选型指南

作者:唐陶时间:2016-04-08【返回上页】

        电动执行器多与阀门配套,应用于自动化控制系统。电动执行器的种类很多,在动作方式上各有不同,如角行程电动执行器是输出转角力矩,而直行程电动执行器是输出位移推力。电动执行器在系统应用时的种类,应根据阀门的工作需要进行挑选。
        阀门本身的种类相当多样,各种阀门的用途和工作原理也不尽相同,但一般来说阀门都是通过旋转阀瓣角度或升降阀板来控制启闭或开关角度的。电动执行器的选型就是要根据阀门的启闭方式来配套进行。

1、角行程电动执行器
        角行程电动执行器是和旋转型阀门配套使用。角行程电动执行器输出轴转动小于一周,也就是360度,如蝶阀、球阀和旋塞阀的旋转角度通常小于90度,角行程电动执行器旋转在90度位置就可以实现阀门的启闭过程。角行程电动执行器根据安装接口方式,分为了直连式电动执行器和底座曲柄式电动执行器两种。直连式电动执行器的输出轴直接是直接与阀门的阀杆连接,而底座曲柄式电动执行器是通过曲柄来完成与阀杆的连接。

2、多回转电动执行器
        多回转电动执行器也是输出转角扭力的一种电动执行器,它和角行程电动执行器的区别是它的输出轴转动大于360度。多回转电动执行器适合多圈旋转才能完成启闭过程的旋转阀门,例如闸阀和截止阀等。

3、直行程电动执行器
        直行程电动执行器所输出的是位移推力,它适合用于阀瓣升降控制的阀门类型,如单座调节阀和双座调节阀等。
直行程电动执行器


电动执行器选型考虑要点

    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。

    此类电动执行器适用于闸阀、截止阀等。

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。

    2.调节型(闭环控制)

    调节型电动执行器不仅具有开关型一体化结构的功能,它还能对阀门进行精确控制,从而精确调节介质流量。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。

    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,奥美阀控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。奥美阀控生产的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%)为保护值。

    三、根据阀门所需的扭力确定电动执行器的输出扭力

    阀门启闭所需的扭力决定着电动执行器选择多大的输出扭力,一般由使用者提出或阀门厂家自行选配,做为执行器厂家只对执行器的输出扭力负责,阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定,但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别,所以不同厂家生产的同规格阀门所需扭力也有所区别,即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭力也有所差别,当选型时执行器的扭力选择太小就会造成无法正常启闭阀门,因此电动执行器必需选择一个合理的扭力范围。

    四、根据所选电动执行器确定电气参数

因不同执行器厂家的电气参数有所差别,所以设计选型时一般都需确定其电气参数,主要有电机功率、额定电流、二次控制回路电压等,往往在这方面的疏忽,结果控制系统与电动执行器参数不匹配造成工作时空开跳闸、保险丝熔断、热过载继电器保护起跳等故障现像。

    五、根据使用场合选择外壳防护等级、防爆等级

    1.外壳防护等级

    外壳防护等级是指电动执行器的壳体防外物、防水等级,以字母IP后加两位数表示,第一位由1~6表示防外物等级(见表一),第二位由1~8表示防水等级(见表二)。

    表一、第一位数字代表的防外物等级

数字
防    护    等    级

简 要 说 明
型号含义


无防护
省略不标该防护特征时,无专门的防护。


防护直径>50mm的固体
能防止直径超过50mm的固体异物进入壳体内,人体某一大面积部分如手(但对有意识的接触并无防护)。


防护直径>12.5mm的固体
能防止手指或类似物,直径超过12mm长度不超过80mm的固体异物进入壳体内。


防护直径>2.5mm的固体
能防止直径大于2.5mm的工具、电线等异物进入壳体内。


防护直径>1.0mm的固体
能防止直径大于1mm的固体异物进入壳体内。


防尘
不能完全防止尘埃进入壳体内,但进入量不足达到妨碍设备正常运行。


尘密
无尘埃进入

表二、第二位数字代表的防水等级

数字
防    护    等    级

简 要 说 明
定      义


无防护
省略不标该防护特征时,无专门的防护。

1
防滴
垂直滴水无有害影响。


15°防滴
设备与垂直线成15°角以内时,垂直滴水无有害影响。


防淋水
与垂直线成60°以内的淋水无有害影响。


防溅水
任何方向溅水无有害影响。


防喷水
任何方向冲水无有害影响。


防海浪
猛烈海浪或强烈喷水时进入外壳水量不至于达到有害影响。


防浸水
浸入在规定压力的水中经规定的时间后,进入外壳水量不至于达到有害影响。

防潜水
能按制造厂规定的条件长期潜水,其技术条件由制造厂规定。

2.防爆等级

    在可能出现爆炸性气体、蒸汽、液体、可燃性粉尘等而引起火灾或爆炸危险的场所时,必需对电动执行器提出防爆要求,根据不同的应用区域选择防爆形式和类别。防爆等级可通过防爆标志EX及防爆内容来表示(参考《爆炸性环境用防爆电气设备》GB3836-2000)。

    防爆标志内容包括:防爆型式+设备类别+(气体组别)+温度组别

a)防爆型式:根据所采取的防爆措施,可分为本质安全型、隔爆型、增安型、正压型、浇封型、充砂型等。它们的标识如下表三。?

    表三、防爆形式及标志

防爆型式
防爆型式标志
防爆型式
防爆型式标志

本质安全型
Exi
隔爆型
Exd

充砂型
E x q
增安型
Exe

浇封型
E x m
正压型
Exp

b)设备类别:

    表四、设备类别

I 类
煤矿井下用电气设备。?

II 类
除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。

II类隔爆型“Exd”和本质安全型“Exi”电气设备按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比,进一步分为又分为IIA、IIB、和IIC类,其它们之间的关系如下表五:

    表五、气体组别

气体组别
最大试验安全间隙MESG (mm)
最小点燃电流比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)温度类别:

    电气设备按其最高表面温度分为T1~T6组,使得对应的T1~T6组的电气设备的最高表面温度不能超过对应的温度组别的允许值。温度组别、设备表面温度和可燃性气体或蒸汽的引燃温度之间的关系如下表六:

    表六、温度组别

温度级别
设备的最高表面温度T
可燃性物质的点燃温度

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℃



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