電動(dòng)執(zhí)行器的概述和分類
電動(dòng)執(zhí)行器概述
電動(dòng)執(zhí)行器是指在控制系統(tǒng)中以電為能源的一種執(zhí)行器，接受調(diào)節(jié)儀表等的電信號(hào)，根據(jù)信號(hào)的大小改變操縱量，使輸入或輸出控制對(duì)象的物料量或能量改變，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)目的。
在工業(yè)生產(chǎn)中，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用廣泛。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥）兩部分構(gòu)成。閥部分在前面已有介紹，因此，在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中只介紹電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
電動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)執(zhí)行器的能源取用方便，動(dòng)作靈敏，信號(hào)傳輸速度快，適合于遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳送，便于與電子計(jì)算機(jī)配合使用。
二電動(dòng)執(zhí)行器工作原理
下面簡(jiǎn)要介紹一下直行程電動(dòng)執(zhí)行器和角行程電動(dòng)執(zhí)行器。
直行程與角行程電動(dòng)執(zhí)行器的工作原理是接收調(diào)節(jié)器或其它儀表送來的4~20毫安的標(biāo)準(zhǔn)值流電信號(hào)，經(jīng)執(zhí)行器后變成位移推力或轉(zhuǎn)角力矩，以操作開關(guān)、閥門等，完成自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)。這兩種執(zhí)行器以前都是由伺服放大器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分組成的?，F(xiàn)在有機(jī)電一體智能化的結(jié)構(gòu)，它們的結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法都是相似的，區(qū)別僅在于，一個(gè)輸出位移（推力），一個(gè)輸出轉(zhuǎn)角（力矩）。
三電動(dòng)執(zhí)行器的要求
?。?）對(duì)于輸出為轉(zhuǎn)交的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要有足夠的轉(zhuǎn)矩，對(duì)于輸出為直線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要有足夠的力，以便克服負(fù)載的阻力。特別是高溫高壓閥門，其密封填料壓的比較緊，長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉之后在開啟時(shí)往往比正常情況要費(fèi)更大的力，至于動(dòng)作速度并不一定很高，因?yàn)榱髁空{(diào)節(jié)和控制不需要太快。為了加大輸出轉(zhuǎn)矩或力，電動(dòng)機(jī)的輸出軸都有減速器，如果電機(jī)本身就是低速的，減速器可以簡(jiǎn)單些。
?。?）減速器或電機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)該有自鎖特性，當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)載的不平衡力（例如閘板閥的自重）不可引起轉(zhuǎn)角或位移的變化。因此往往要用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)或電磁制動(dòng)器。有了這樣的措施，在意外停電時(shí)，閥位就能保持在停電前的位置上。
?。?）停電或調(diào)節(jié)器發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該能夠在執(zhí)行器上進(jìn)行手動(dòng)操作，以便采取應(yīng)急措施。為此，必須有離合器及手輪。
?。?）在執(zhí)行器進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)，為了給調(diào)節(jié)器提供自動(dòng)跟蹤依據(jù)（跟蹤是無擾動(dòng)切換的需要），執(zhí)行器上應(yīng)該有閥位跟蹤信號(hào)。這既是執(zhí)行器本身位置反饋的需要，也是閥位指示的需要。
?。?）為了保護(hù)閥門及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不致因過大的操作力而損壞，執(zhí)行器上應(yīng)有限位裝置和限制力或轉(zhuǎn)矩的裝置。
除了以上基本要求之外，為了便于和各種閥門特性配合，能在執(zhí)行器上具有可選擇的非線性特性。為了能和計(jì)算機(jī)配合，能直接輸入數(shù)字信號(hào)。近些年來還有帶PID運(yùn)算功能的執(zhí)行器，這就是所謂“數(shù)字執(zhí)行器”和“智能執(zhí)行器”。
目前應(yīng)用廣泛的還是模擬式電動(dòng)執(zhí)行器，其中以我國(guó)電動(dòng)單元組合儀表里的DKJ（輸出為轉(zhuǎn)角）和DKZ型（輸出為直線位移）普遍。
四電動(dòng)執(zhí)行器的分類
1.DKJ及DKZ型電動(dòng)執(zhí)行器
DKJ型電動(dòng)執(zhí)行器，是DDZ型電動(dòng)單元組合儀表中的執(zhí)行單元，它接收上位儀表的控制信號(hào)，自動(dòng)完成調(diào)節(jié)任務(wù)，廣泛地應(yīng)用于電站、化工、石油、冶金、建材、水處理、供熱、輕工等行業(yè)。DKJ型電動(dòng)執(zhí)行器，配上相應(yīng)的電動(dòng)操作器，可完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)“手動(dòng)——自動(dòng)”的無擾動(dòng)切換，及遠(yuǎn)方手動(dòng)操作。
DKZ型直行程電動(dòng)執(zhí)行器采用“S”型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開發(fā)的新技術(shù)：用精密導(dǎo)電塑料電位器和國(guó)處專用集成電路組成的WF-S型位置發(fā)送器。因此，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅在可靠性、精度、負(fù)載能力、信號(hào)品質(zhì)系數(shù)等性能方面比原來產(chǎn)品有了很大提高，而且對(duì)環(huán)境條件的拓寬，更具有十分重要的意義。
2.積分式電動(dòng)執(zhí)行器
僅僅由電容分相電路構(gòu)成，沒有前置放大器，直接靠開關(guān)的動(dòng)作來控制電機(jī)。
3.滾切電機(jī)式電動(dòng)執(zhí)行器
以普通異步電機(jī)為基本原理構(gòu)成的伺服電機(jī)，轉(zhuǎn)速高而轉(zhuǎn)矩小，所以執(zhí)行器里不得不用較復(fù)雜的減速器。
4.多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行器
多轉(zhuǎn)式電動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器輸出軸運(yùn)動(dòng)方式為旋轉(zhuǎn)式，且全行程超過360度，適合于閘閥、截止閥等被控對(duì)象，多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較特殊，它可以再配一級(jí)減速器轉(zhuǎn)換成角行程電動(dòng)執(zhí)行器或直行程電動(dòng)執(zhí)行器，甚至仍舊是多轉(zhuǎn)式，加一級(jí)減速后輸出力（矩）增大，運(yùn)動(dòng)速度減慢。
5.永磁低速同步電機(jī)式執(zhí)行器
用永磁低速同步電機(jī)構(gòu)成的執(zhí)行器，以國(guó)產(chǎn)ZDAS型行程執(zhí)行器為例，其輸出推力400~2500N，行程10~40mm，速度0.75~1.25mm/s。國(guó)產(chǎn)SKZ型執(zhí)行器也用永磁低速同步電機(jī)構(gòu)成。
6.數(shù)字式電動(dòng)執(zhí)行器
為了直接和計(jì)算機(jī)配合，近來出現(xiàn)了數(shù)字式電動(dòng)執(zhí)行器，它的輸入信號(hào)是脈沖形式，伺服電機(jī)式由脈沖驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。雖然步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)有嚴(yán)格的比例關(guān)系，但是脈沖數(shù)可能由于干擾而出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以執(zhí)行器仍然要有位置反饋信號(hào)，通常也是以直流4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)形式送回計(jì)算機(jī)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后與設(shè)定的閥位比較構(gòu)成閉環(huán)，以保證閥位有正確的開度。
五電動(dòng)執(zhí)行器選用須知
一、根據(jù)閥門所需的扭力確定電動(dòng)執(zhí)行器的輸出扭力
閥門啟閉所需的扭力決定著電動(dòng)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(duì)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(gè)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(shí)執(zhí)行器的扭力選擇太小就會(huì)造成無法正常啟閉閥門，因此電動(dòng)執(zhí)行器必需選擇一個(gè)合理的扭力范圍。
二、根據(jù)所選電動(dòng)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(jì)選型時(shí)一般都需確定其電氣參數(shù)，主要有電機(jī)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(dòng)執(zhí)行器參數(shù)不匹配造成工作時(shí)空開跳閘、保險(xiǎn)絲熔斷、熱過載繼電器保護(hù)起跳等故障現(xiàn)像。
