电动执行机构技术讲座

1、重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司热烈欢迎热烈欢迎各位老师和同学光临各位老师和同学光临重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司执行机构的简介执行机构的简介1.1 执行器发展 执行器属于自动化仪器仪表范畴，一般安装在各种阀门、风门等设备上，通过接收上位控制器的控制命令，执行相应的开关和调节动作。阀门执行器的发展经历了三个阶段，最初是纯机械式阶段（只包含电机和微动开关，没有任何控制功能），后来发展到电子式阶段（包含接触器、电位器等简单电子控制元件，实现简单控制功能），目前已进入了智能型阶段（将智能控制和传动集为一体）二电动执行机构分类： 按驱动方式分为：电动执行机构和

2、气动执行机构。 按作用方式分为：多转式，角行程，直行程。 按控制方式分为：开关型，连续调节型，总线控制型 开关型又有：三位控制型（点动），两位控制型（自保持） 开关型按输入控制信号有：380VAC，220AC（有源和无源），24VDC（有源和无源）重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司执行机构的简介执行机构的简介n1.2 执行器分类n 执行器根据不同的特点有不同的分类。n 根据驱动源的不同可以分为电动执行器、气动执行器、电液压执行器（后两者仍然需要电控部分）。n 根据运动形式分为角行程、直行程、多回转类型。n 根据控制信号方式和动作频率分为开关型和调节型。n 控制方式可以是简单的

3、开关控制、模拟量调节控制或者总线控制。根据防护类型分为普通型和防水型。n 根据是否能用于爆炸性气体场合又分为普通型和防爆型（Exd-IIBT4、Exd-IICT4隔爆型）等等。重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司执行机构的简介执行机构的简介n1.3执行机构的应用：n执行器是火电、核电、炼油装置和空分设备,水处理等重大技术装备都大量应用的产品。其中500万吨年炼油装置用量约2000台，30万千瓦火电用量近千台，其中调节型电动执行机构200多台。在火电领域，我国因煤电比例大，执行器用量大。据统计我国在化工领域执行器用量居美、日、德之后列第四位。2007年，我国执行器市场年销销售额约

4、15亿元，国产与进口接近对半，但智能执行器国外产品占90%（转自工控网）。n1.4执行器领域代表：最具代表性的是英国ROTORK，SIPOS公司的智能电动阀门执行器，法国BANAD等重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司角行程角行程RHA 直行程直行程RS输出角位移和转距输出角位移和转距输出直线位移和推力输出直线位移和推力重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司RS与调节阀的连接止档重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司多回转执行机构多回转执行机构M8M8A A型转换器型转换器直行程执行机构直行程执行机

5、构M8M8L8L8直行程执行机构由多回转执直行程执行机构由多回转执行机构和与之装配成一体的行机构和与之装配成一体的直线推进装置两部分组成直线推进装置两部分组成角行程执行机构角行程执行机构M8M8A8A8角行程执行机构由多回转执行角行程执行机构由多回转执行机构和与之装配成一体的蜗轮机构和与之装配成一体的蜗轮减速箱两部分组成减速箱两部分组成重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司电动执行机构的基本组成电动执行机构的基本组成变频电机变频电机霍尔传感霍尔传感器器蜗轮蜗蜗轮蜗杆杆手轮机构手轮机构带带CPU的控制板的控制板变频控制板变频控制板显示控制面板显示控制面板电动头重庆川仪执行器记录仪分

6、公司重庆川仪执行器记录仪分公司伺服电机伺服电机手轮手轮减速机构减速机构杠杆杠杆限位器限位器转速计转速计制动制动接线端子接线端子信号放大器信号放大器角行程角行程重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司直行程执行机构直行程执行机构3制动器制动器伺服电机伺服电机减速机构减速机构转速传感器转速传感器手轮手轮上限位器上限位器信号放大器信号放大器下限位器下限位器重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司电动执行机构的基本原理电动执行机构的基本原理操作器调节器控制单元电机位置反馈减 速 机构RFD输出轴重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司减速机构减速机构1全齿轮传动全齿

7、轮传动机械效率达机械效率达80%蜗杆蜗轮传动结构简单，蜗杆蜗轮传动结构简单，成本低廉，带机械自锁功成本低廉，带机械自锁功能能，电机，电机无需制动器无需制动器滚珠丝杆重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司电机电机n动力源 主要采用三相或两相伺服电机主要采用三相或两相伺服电机S9工作模式的抗堵转电机工作模式的抗堵转电机电机在启动、运转或堵转时电机在启动、运转或堵转时电流保持恒定电流保持恒定，不需要通过热敏电阻，不需要通过热敏电阻或恒温装置等保护措施来防止电机因温度过高而烧毁。或恒温装置等保护措施来防止电机因温度过高而烧毁。q三相变频电机体积小，力矩大，性能可靠三相变频电机体积小，力矩

8、大，性能可靠，S4 S4 S5S5执行机构执行机构动作频率至少可达动作频率至少可达12001200次次/ /小时小时，可，可实现柔性启动和柔性关闭。实现柔性启动和柔性关闭。重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司电动执行机构专业生产厂电动执行机构专业生产厂 主要产品主要产品： RHA/RS系列电动执行机构系列电动执行机构 RHA/RS-M系列电动执行机构系列电动执行机构 M8000系列智能变频电动执行机构系列智能变频电动执行机构 引进技术生产引进技术生产ZHB/ZSB系列智能一体化电动执行机构系列智能一体化电动执行机构 引进技术生产引进技术生产ZHAH/ZS系列一体化电动执行机构系

9、列一体化电动执行机构 DKJ/ZKJ、DKZ/ZKZ系列电动执行机构系列电动执行机构 电动执行机构辅助装置电动执行机构辅助装置重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000智能变频电动执行机构智能变频电动执行机构M8000M8000系列智能变频电动执行机构系列智能变频电动执行机构 您想拥有的准确及可靠的控制您想拥有的准确及可靠的控制重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000先进的设计理念先进的设计理念q全数字化：应用霍尔传感器检测位移、速度、转向，将脉全数字化：应用霍尔传感器检测位移、速度、转向，将脉冲信号直接传输至冲信号直接传输至CPUCPU处理

10、处理q智能化：智能化：位移、速度、转矩（推力位移、速度、转矩（推力) )微处理控制，微处理控制，智智能化动能化动态监控，故障自诊断、自处理态监控，故障自诊断、自处理q变频控制：变频控制：速度、力矩双向可调速度、力矩双向可调,减速定位，无过冲减速定位，无过冲q现场总线：可选现场总线：可选Profibus,HART现场总线通讯功能现场总线通讯功能重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8500M8500系列数字调节型执行机构系列数字调节型执行机构执行机构执行机构 切断力矩切断力矩 速度速度 法兰尺寸法兰尺寸 速度分级速度分级 型号型号 Md Nm 1/min ISO 5210 M 8

11、510 24 - 60 7 - 35 F 10 C 20 - 50 18 - 92 NM 8520 48 -120 7 - 35 F 10 C 40 -100 18 - 92 NM 8530 100 - 250 7 - 35 F 14 C 80 - 200 18 - 92 N重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8600M8600系列连续调节型执行机构系列连续调节型执行机构执行机构执行机构 切断力矩切断力矩 速度速度 法兰尺寸法兰尺寸 速度分级速度分级 型号型号 Md Nm 1/min ISO 5210 M 8610 24 - 60 7 - 35 F 10 C 18 - 46

12、9 - 45 N 9 - 23 18- 92 BM 8620 48 - 120 7 - 35 F 10 C 37 - 92 9 - 45 N 18 - 46 18 - 92 BM 8630 100 - 250 7- 35 F 14 C 77- 192 9 - 45 N 38 - 96 18 - 92 B重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000系列产品类型系列产品类型多回转执行机构多回转执行机构M8M8A A型转换器型转换器直行程执行机构直行程执行机构M8M8L8L8直行程执行机构由多回直行程执行机构由多回转执行机构和与之装配转执行机构和与之装配成一体的直线推进装

13、置成一体的直线推进装置两部分组成两部分组成角行程执行机构角行程执行机构M8M8A8A8角行程执行机构由多回转执角行程执行机构由多回转执行机构和与之装配成一体的行机构和与之装配成一体的蜗轮减速箱两部分组成蜗轮减速箱两部分组成重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000系列结构原理图系列结构原理图M8000执行机执行机构构L1L2L3PE模式模式现场操作面板现场操作面板 0UV(DC)温度温度位置位置4路路相位监控功率监控器3马达减速器驱动装置 电源相位校正数字显示24V DC/30mA24V DC开停关当地远方传感器手轮发生器微 处 理 器数字输入4路数字输出M850

14、07路数字输出M86000-420mA输入M86000-420mA输出M8600红外线接口通 讯 接 口4路数字输出模拟输出0420mAM8500现场总线模块重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000结构特点结构特点变频电机变频电机霍尔传感霍尔传感器器蜗轮蜗蜗轮蜗杆杆锂电池及电气连接锂电池及电气连接手轮机构手轮机构带带CPU的控制板的控制板变频控制板变频控制板显示控制面板显示控制面板M8000由变频电机、霍尔传感器、锂电池、电气连接、手轮机构、带由变频电机、霍尔传感器、锂电池、电气连接、手轮机构、带CPU的的控制板、变频控制板、显示控制面板及蜗轮蜗杆等多个部件组成

15、控制板、变频控制板、显示控制面板及蜗轮蜗杆等多个部件组成电子力矩检测代替蜗轮轴上的力矩弹簧电子力矩检测代替蜗轮轴上的力矩弹簧重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000主要技术指标主要技术指标基本误差：基本误差：1回差：回差： 1死区：死区：0.510%可调可调阻尼特性：无振荡阻尼特性：无振荡环境温度：环境温度：25 80 相对湿度：相对湿度： 95平均值（冷凝需带加热器）平均值（冷凝需带加热器）供电电源：单相供电电源：单相220V.AC，三相三相380V.AC 50/60HZ电机工作模式：电机工作模式：S4 （M8500）S5 （M8600）动作频率：动作频率：1

16、200次次/小时小时防护等级：防护等级：IP67(IP68可选）可选）重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000霍尔传感器霍尔传感器 两只成两只成90角分布的霍尔元件安装于电角分布的霍尔元件安装于电机轴外，机轴外，12对对磁极化环安装于电机轴上，电机磁极化环安装于电机轴上，电机每转一周产生每转一周产生48个脉冲信号个脉冲信号，经微处理器处理经微处理器处理得到精确的位移、转向和速度等多个参数，位置得到精确的位移、转向和速度等多个参数，位置测定一直在进行，其每一变化都被检测和存储，测定一直在进行，其每一变化都被检测和存储，霍尔传感器不受外界环境温度变化的影响，工作霍尔

17、传感器不受外界环境温度变化的影响，工作稳定稳定可可靠，测量精度高，抗干扰能力靠，测量精度高，抗干扰能力强，强，使用寿使用寿命长，永无磨损命长，永无磨损。重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000锂电和接线端子锂电和接线端子q 方便的接线方式无需其它工具方便的接线方式无需其它工具 q 三相电源相序可自动识别三相电源相序可自动识别q 锂电池：记忆初始位置，锂电池：记忆初始位置，即使执行即使执行 机构在断电的情况下，紧急操作手机构在断电的情况下，紧急操作手 轮机构也能轮机构也能保证保证显示显示执行机构或阀执行机构或阀 的当前的当前位置信息。位置信息。重庆川仪执行器记录仪

18、分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000电子部件电子部件q CPU控制板控制板：对对采集到的信号进行处理，采集到的信号进行处理，监监控变频器控变频器的工作和电机温度的工作和电机温度，实现执行机构，实现执行机构的的速速度、度、位置、过位置、过力矩力矩的任意设置和的任意设置和精确控精确控制。制。q 变频控制板：接受来自变频控制板：接受来自CPU的控制信号，的控制信号，对对电电机机的速度和转矩的速度和转矩进行控制，进行控制，执行机构接近终端位置执行机构接近终端位置减速平滑定位，无过冲，有效地保护阀门。减速平滑定位，无过冲，有效地保护阀门。CPU控制板控制板 变频控制变频控制板板重庆川仪执

19、行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司切断电机供电切断电机供电M8000M8000过力矩保护过力矩保护电子式代替机械式电子式代替机械式mP切断力矩调节切断力矩调节转子与定转子与定子的转差率子的转差率故障维护信息故障维护信息 (选项）选项）报警信息（选项）报警信息（选项）切断力矩可双向（正向切断力矩可双向（正向/反向）反向）独立的按步长独立的按步长10设置设置q 运运行期间微处器持续的检测定子和转子之间的转差率行期间微处器持续的检测定子和转子之间的转差率，实际力矩与预置实际力矩与预置 的切的切断力矩断力矩相相比较比较,一旦超限，一旦超限，变频控制器变频控制器切断电机供电并输出故障信切断电机供

20、电并输出故障信息，保护息，保护电机和阀门。电机和阀门。q 电子式代替机械式电子式代替机械式，不会出现机械式的疲劳现象，不会出现机械式的疲劳现象，无需调整无需调整，更精确。，更精确。重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000显示控制面板显示控制面板模式模式 / 停止停止按钮按钮短短 = 前一菜单项前一菜单项长长 = 后一菜单项后一菜单项+ 按钮按钮向上菜单项向上菜单项- 按钮按钮向下菜单项向下菜单项 模式选择开关：模式选择开关： Remote:遥遥控操控操作作 0/S： 不能操作不能操作 Local: 本机控制进行操作和设置本机控制进行操作和设置调试、操作方法：调试

21、、操作方法：q M8000所有的参数都通过就地操作按钮和液晶显示屏以人机所有的参数都通过就地操作按钮和液晶显示屏以人机对对 话的菜单方式进行设置话的菜单方式进行设置，调试和设置操作极为简便，调试和设置操作极为简便，量程设定无需机械调整，使用按键对零位及满量程直接赋值量程设定无需机械调整，使用按键对零位及满量程直接赋值q 无需打开外罩无需打开外罩，在控制面板上，在控制面板上就可就可对所有参数对所有参数进行进行简单、快简单、快捷的捷的设置设置重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000传动机构传动机构q 蜗杆蜗轮传动结构简单，成蜗杆蜗轮传动结构简单，成本低廉，带机械自锁

22、功能本低廉，带机械自锁功能，电，电机机无需制动器无需制动器。q 传动部份注有长效润滑油，传动部份注有长效润滑油，可长期运行无需维护。可长期运行无需维护。重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000三相三相变频电机变频电机q三相变频电机体积小，力矩大，性能可靠三相变频电机体积小，力矩大，性能可靠qM8500M8500运行模式：运行模式：S4S4qM8600M8600运行模式：运行模式：S5S5q执行机构执行机构动作频率至少可达动作频率至少可达12001200次次/ /小时小时重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000变频器工作原理变频器工

23、作原理 电机速度可由下式表示：电机速度可由下式表示：n=60f/p(1-s) 式中：式中：n-电机速度，电机速度，p-电机磁极对数，电机磁极对数，f-电源频率电源频率, s-转差率转差率整流整流滤波滤波逆变脉宽调逆变脉宽调制制主电路采用交直交方式主电路采用交直交方式整流整流滤波滤波脉宽调制脉宽调制通过通过CPU控制控制IGBT开关管，调制成频开关管，调制成频率、电压可调的正弦波电压率、电压可调的正弦波电压重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000输入方式输入方式q 可选择可选择Profibus或或HART现场总线方式现场总线方式q 可兼容常规仪表控制方式（可兼容常

24、规仪表控制方式（420mA)q 数字量和脉冲量控制信数字量和脉冲量控制信号号功能功能 操作模式操作模式 标准配置标准配置 标准 可选择 执行器开起 点动 自保持 E 1 执行器关闭 点动 自保持 E 2 执行器停止 点动 / E 3 故障信息复位 e 点动 / E 4 信号控制开起 点动 / / 信号控制关闭 点动 / / M8000的数字输入的数字输入表表重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000输出方式输出方式M8000的数字输出的数字输出表表功功能能 操操作作模模式式 标标准准配配置置 操作予备 正向 反向 A 1 组报警 正向 反向 A 2 末位开起 正向

25、 反向 A 3 末位闭合 正向 反向 A 4 超切断力矩开起 正向 反向 A 5 超切断力矩闭合 正向 反向 A 6 到达位置 1 正向 反向 A 7 到达位置 2 正向 反向 A 8 操作设定模式：遥控（ REMOTE） 正向 反向 / 操作设定模式：本机（LOCAL） 正向 反向 / 执行器驱动 (连续信号) 正向 反向 / 执行器驱动 (脉冲信号) 正向 反向 / 正向 / 末位反向运行 (脉冲 /连续信号) 开起 正向 反向 重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000监控功能监控功能q 末位置的准确切断末位置的准确切断q 超限情况下的力矩预警超限情况下的力

26、矩预警q 启动位置启动位置q 末位置过冲末位置过冲q 电机和电子部件的温度预警电机和电子部件的温度预警重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000自诊断自诊断 q位置切断和力矩切断计数器位置切断和力矩切断计数器q电机启动电机启动 / 停止周期计数器停止周期计数器q过去一小时电机启动过去一小时电机启动 / 停止次数停止次数q超过电机允许温度的次数超过电机允许温度的次数q指示最大允许通断周期指示最大允许通断周期 (保持运行时间保持运行时间)q提示执行器的下一次维护时间提示执行器的下一次维护时间重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000特点总

27、结特点总结q霍尔传感器检测位移霍尔传感器检测位移 、转向、速度多个参数、转向、速度多个参数 精度高、抗干扰能力强、永不磨损、使用寿命长精度高、抗干扰能力强、永不磨损、使用寿命长q内置一体化变频器内置一体化变频器 双向力矩、速度可调、平滑定位、保护和最优化控制阀门双向力矩、速度可调、平滑定位、保护和最优化控制阀门q内置锂电内置锂电 在断电时记忆初始设置，操作手轮能激活在断电时记忆初始设置，操作手轮能激活CPU显示位置信息显示位置信息q电子力矩检测代替机械式力矩开关电子力矩检测代替机械式力矩开关 无需调整，可直接设置，更精确无需调整，可直接设置，更精确q三相变频电机三相变频电机 动作频率不低于动作频率不低于1200次次/小时，工作模式：小时，工作模式：S4 、S5q蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动 结构简单、成本低廉、带自锁功能结构简单、成本低廉、带自锁功能q带操作按钮和带操作按钮和LCD显示显示 无需开盖就可显示并设置各项参数无需开盖就可显示并设置各项参数重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司M8000M8000应用领域应用领域电力电力冶金冶金建材建材公用事公用事业业重庆川仪执行器记录仪分公司重庆川仪执行器记录仪分公司