【導讀】元件的選型與設計、閥位及速度控制原理以及各種關(guān)鍵問題的解決方法。號隔離等技術(shù)問題?，F(xiàn)場運行情況表明，該電動執(zhí)行機構(gòu)具有動作快、保護完善。以及便于和計算機通訊等優(yōu)點。統(tǒng)中不可缺少的組成部分。現(xiàn)有的國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機構(gòu)存在著控制手段落。后、機械傳動機構(gòu)多、結(jié)構(gòu)復雜、定位精度低、可靠性差等問題。廠，這一速度固定不可調(diào)整，其通用性較弱。整個機構(gòu)缺乏完善的保護和故障診。斷措施以及必要的通信手段，系統(tǒng)的安全性較差，不便與計算機聯(lián)網(wǎng)。原因，采用傳統(tǒng)的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)的控制系統(tǒng)，可靠性和穩(wěn)定性較差。足工業(yè)生產(chǎn)的要求。筆者設計的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)，采用機電一體化技術(shù)，將。閥門、伺腹點機、控制器合為一體，利用異步電動機直接驅(qū)動閥門的開與關(guān)。該電動執(zhí)行機構(gòu)省去了用于控制電機正、反轉(zhuǎn)的接觸器和。塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速以及閥位控制。

　　

【正文】 量獲得。其原理是，單片機將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認為己達到極限位置，立即切斷異步電機的供電電源，保證閥門的安全關(guān)閉或全開。省去了機械式限位開關(guān)，無需在調(diào)試時對其進行復雜的調(diào)整。 泰山職業(yè)技術(shù)學院 22 第二節(jié) 電機保護的實現(xiàn) 電機保護的實現(xiàn) 為了防止電機因過熱而燒毀，單片機通過溫度傳感器連續(xù)檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳感器檢測到電機溫度過高，自動切斷供電電源。溫度傳感器內(nèi)置 于電機內(nèi)部。 目前電機保護器已由過去的機械式發(fā)展為電子式和智能型，可直接顯示電機的電流、電壓、溫度等參數(shù)，靈敏度高，可靠性高，功能多，調(diào)試方便，保護動作后故障種類一目了然，既減少了電機的損壞，又極大方便了故障的判斷，有利于生產(chǎn)現(xiàn)場的故障處理和縮短恢復生產(chǎn)時間。另外，利用電機氣隙磁場進行電機偏心檢測技術(shù)，使電機磨損狀態(tài)在線監(jiān)測成為可能，通過曲線顯示電機偏心程度的變化趨勢，可早期發(fā)現(xiàn)軸承磨損和走內(nèi)圓、走外圓等故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，避免掃膛事故發(fā)生。 合理選用電機保護裝置，實現(xiàn)既能充分發(fā)揮電機的過載能力，又能 免于損壞，從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環(huán)境、電機主體設備的重要程度、電機退出運行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴重影響等因素，力爭做到經(jīng)濟合理 。 理想的電機保護器不是功能最多，也不是所謂最先進的，而是應該滿足現(xiàn)場實際需求，做到經(jīng)濟性和可靠性的統(tǒng)一，具有較高的性能價格比。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況合理地選擇保護器的種類、功能，同時考慮保護器安裝、調(diào)整、使用簡單方便，更重要的是要選擇高質(zhì)量的保護器。 電動機保護器的常見類型 ： 熱繼電器：普通小容量交流電 機，良好工作條件，不存在頻繁啟動等惡劣工況，由于精度差，可靠性不能保證，不推薦使用。 電子型：檢測三相電流值，整定電流值采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作，電路一般采用模擬式，采用反時限或定時限工作特性。保護功能包括過載、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障保護，故障類型采用指示燈顯示，運行電量采用數(shù)碼管顯示。 智能型：檢測三相電流值，保護器使用單片機，實現(xiàn)電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實際使用要求和保護情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設定 ，采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協(xié)議，如 ModBUS、 ProfiBUS 等，價格相對高些，用于較重要場合，目前高壓電動機保護均采用智能型。 熱保護型：在電動機中埋入熱元件，根據(jù)電動機的溫度進行保護，保護泰山職業(yè)技術(shù)學院 23 效果好，但電動機容量較大時，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電動機堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導致電動機繞組受損。 磁場溫度檢測型：在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據(jù)電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護和 磨損監(jiān)測，保護功能完善，缺點是需在電動機內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。 第三節(jié) 準確定位 傳統(tǒng)的電動閥門在異步電機通電后，會很快達到其額定動作速度，當接近停止位置時，電機斷電后，由于機械慣性，其閥不可能立即停下來， 會出現(xiàn)不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機反向轉(zhuǎn)動來校正。智能電動調(diào)節(jié)閥是根據(jù)當前位置與給定位置的差值， 以及運行速度的大小超前確定減速點的位置及減速段變化速率 ki， 使閥門在較低的速度下實現(xiàn)精確的微調(diào)和定位，從而將超程降到最低 。 調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)代化工廠的自動控制中，調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作 用，這些工廠的生產(chǎn)取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要＊某些最終控制元件去完成。最終控制元件可以認為是自動控制的 “ 體力 ” 。在調(diào)節(jié)器的低能量級和執(zhí)行流動流體控制所需的高能級功能之間，最終控制元件完成了必要的功率放大作用。 調(diào)節(jié)閥是最終控制元件的最廣泛使用的型式。其他的最終控制元件包括計量泵、調(diào)節(jié)擋板和百葉窗式擋板 (一種蝶閥的變型 )、可變斜度的風扇葉片、電流調(diào)節(jié)裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。 盡管調(diào)節(jié)閥得到廣泛的使用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其它單 元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥經(jīng)受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及最少的維修量。 調(diào)節(jié)閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個壓力降，壓力降是由改變閥門阻力或 “ 摩擦 ” 所引起的。這一壓力降低過程通常稱為 “ 節(jié)流 ” 。對于氣體，它接近于等溫絕熱狀態(tài)，偏差取決于氣體的非理想程度 (焦耳一湯姆遜效應 )。在液體的情況下，壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗，這兩種情況都把壓力轉(zhuǎn)化為熱能，導致溫 度略為升高。 常見的控制回路包括三個主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一個變送器。它是一個能夠用來測量被調(diào)工藝參數(shù)的裝置，這類參數(shù)如壓力、液位或溫泰山職業(yè)技術(shù)學院 24 度。變送器的輸出被送到調(diào)節(jié)儀表 —— 調(diào)節(jié)器，它確定并測量給定值或期望值與工藝參數(shù)的實際值之間的偏差，一個接一個地把校正信號送出給最終控制元件—— 調(diào)節(jié)閥。閥門改變了流體的流量，使工藝參數(shù)達到了期望值。 在氣動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器輸出的氣動信號可以直接驅(qū)動彈簧一薄膜式執(zhí)行機構(gòu)或者活塞式執(zhí)行機構(gòu)，使閥門動作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應 當在室外的設備中加以干燥，以防止凍結(jié)，并應凈化和過濾。 當一個氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)器配套使用時，可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉(zhuǎn)換器。壓縮空氣的供氣系統(tǒng)可以和用于全氣動的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣來考慮。 在調(diào)節(jié)理論的術(shù)語中，調(diào)節(jié)閥既有靜態(tài)特性，又有動態(tài)特性，因而它影響整個控制回路成敗。靜態(tài)特性或增益項是閥的流量特性，它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質(zhì)。 動態(tài)特性是由執(zhí)行機構(gòu)或閥門定位器一執(zhí)行機構(gòu)組合決定的。對于較慢的生產(chǎn)過程，如溫度控制或液位控制，閥的動 態(tài)特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統(tǒng)，如液體的流量控制，調(diào)節(jié)閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。 智能電動調(diào)節(jié)閥集微機技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制。因此， 同一臺智能電動調(diào)節(jié)閥可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運行速度和關(guān)斷力矩。在電動調(diào)節(jié)閥中采用液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關(guān)狀態(tài)和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇進行參數(shù)設定，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息?？傊?，智能電動調(diào)節(jié)閥 集測量、決斷、執(zhí)行 3 種功能于一體，順應了電動調(diào)節(jié)閥的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動調(diào)節(jié)閥的研究開發(fā)提供了新的思路。且該電動調(diào)節(jié)閥具有通訊方便、控制策略先進、可靠性高等特點，具有廣闊的應用前景。 第四節(jié) 模擬信號的隔離 由于變頻器的直流電壓以及輸出的三相電壓之間的地不一致，因此存在著較高的共模電壓，為了保證系統(tǒng)的安全性，必須將它們彼此相互隔離。因此采用LM358 和 4N25 組成了隔離線性放大電路（圖 31）， 177。15V 和 177。12V 為兩組獨立的正負電源。若運放 A 的反相端電位由于擾動而正向偏離虛地，則運放 A的輸出端的電位 將降低，因而光電耦合器的發(fā)光強度將增強，則使其集射極電壓減小，最后使運放 A 的反相端的電位降低，回到正常狀態(tài)。若 A的反相端電位負向偏離泰山職業(yè)技術(shù)學院 25 虛地，也可以重回到正常狀態(tài)。從而增強了系統(tǒng)的抗干擾性。 圖 31 線性隔離放大器 結(jié)束語 該執(zhí)行機構(gòu)集微機技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體 ，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運行速度和關(guān)斷力矩。該智能執(zhí)行機構(gòu)采用了液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關(guān)狀態(tài)和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數(shù)設定，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息?？傊?，該執(zhí)行機構(gòu)集測量、決斷、執(zhí)行 3種功能于一體，順應了電動執(zhí)行機構(gòu)的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動執(zhí)行機構(gòu)的研究開發(fā)提供了新的思路 。 泰山職業(yè)技術(shù)學院 26 參考文獻 ［ 1］鄧兵，等．數(shù)字閥門電動執(zhí)行機構(gòu)［ J］．自動 化儀表， 2021(1)． ［ 2］ Liu Jianhou． The research on reliability and 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