電動(dòng)執(zhí)行器由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成，它根據(jù)自動(dòng)化儀表輸入的4mA~20mA信號(hào)，轉(zhuǎn)換為力或力矩以推動(dòng)各類調(diào)節(jié)閥或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到自動(dòng)控制完成壓力、溫度、流量的檢測(cè)，在調(diào)節(jié)過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)故障診斷，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整和校準(zhǔn)。本文講述了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)工作原理及智能調(diào)節(jié)閥的功能特點(diǎn)，總結(jié)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程安全、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的電動(dòng)調(diào)節(jié)規(guī)律。

    一、電動(dòng)執(zhí)行器的組成和工作原理

    電動(dòng)執(zhí)行器由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成，其中將調(diào)節(jié)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為力或力矩的部分叫做電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，各種調(diào)節(jié)閥統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是使用調(diào)電動(dòng)機(jī)或推動(dòng)器電動(dòng)元件轉(zhuǎn)換為力或力矩以推動(dòng)各類調(diào)節(jié)閥開關(guān)。電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器DFC、電動(dòng)操作器DFD、位置發(fā)送器WF，伺服電動(dòng)機(jī)SM、減速器J等組成。

    電動(dòng)執(zhí)行器的工作過程是：來自PLC調(diào)節(jié)信號(hào)輸出送到伺服放大器DFC，與位置傳感器WF發(fā)送的反饋信號(hào)相比較，經(jīng)微處理器運(yùn)算后將其差值經(jīng)電路放大后去控制伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速器減速后驅(qū)動(dòng)輸出軸產(chǎn)生直線移動(dòng)或角旋轉(zhuǎn)。輸出結(jié)果再次經(jīng)位置傳感器定位發(fā)出位置指示和4mA~20mA的反饋信號(hào)送到伺服放大器的輸入端。微處理器再次比較反饋信號(hào)和儀表調(diào)節(jié)信號(hào)，若反饋信號(hào)和輸入信號(hào)相等時(shí)，控制電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止使閥門穩(wěn)定在儀表輸出的位置上，電動(dòng)執(zhí)行器也可以通過電動(dòng)操作器進(jìn)行手動(dòng)操作。一般是通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)儀表旋鈕，輸出位置控制信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥門開度等。伺服電動(dòng)機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分，它具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大和啟動(dòng)電流較小的特點(diǎn)，位置傳感器是根據(jù)差動(dòng)變送器的工作原理，利用輸出軸的位移改變鐵芯在差動(dòng)線圈中的位置，以產(chǎn)生反饋信號(hào)和位置信號(hào)。

    二、手動(dòng)操作器

    手操器主要用在啟動(dòng)或電動(dòng)執(zhí)行器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作，它與調(diào)節(jié)器配合，完成從自動(dòng)到手動(dòng)或手動(dòng)到自動(dòng)的無干擾切換，也可以在控制系統(tǒng)出故障時(shí)或系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)用它進(jìn)行手動(dòng)遙控。與氣動(dòng)執(zhí)行器配合使用的叫Q型操作器，與電動(dòng)執(zhí)行器配合使用的叫D型操作器。

    Q型操作器的工作過程是：當(dāng)操作器處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，來自調(diào)節(jié)器的輸出電流通過負(fù)載R，并由操作器中一個(gè)電流顯示其大小，其中負(fù)載R可以是電氣轉(zhuǎn)換器，也可以是電氣閥門定位器或電動(dòng)執(zhí)行器的輸入阻抗，在復(fù)雜控制系統(tǒng)中也可以是串級(jí)控制系統(tǒng)中的副調(diào)節(jié)器的輸入阻抗。當(dāng)操作器處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，來自調(diào)節(jié)器的電流不流過負(fù)載R，而由操作器中的可調(diào)恒流源向負(fù)載提供手動(dòng)操作電流，其大小可由手操電位器調(diào)節(jié)，并通過另一個(gè)電流表顯示。與此同時(shí)，通過調(diào)節(jié)器背面的跟蹤電壓輸出的接線端子向調(diào)節(jié)器中積分電容兩端提供直流跟蹤電壓，大小與手動(dòng)操作電流的大小相對(duì)應(yīng)，當(dāng)調(diào)節(jié)器中的積分電容兩端收到跟蹤電壓后，調(diào)節(jié)器的輸出電流就隨跟蹤電壓做出相應(yīng)改變。從自動(dòng)到手動(dòng)，要先調(diào)節(jié)手操作器，使其輸出電流與調(diào)節(jié)器輸出電流相等，即能進(jìn)行切換。

    三、智能電動(dòng)執(zhí)行器

    智能電動(dòng)執(zhí)行器控制電源有單相和三相兩類，三相智能電動(dòng)執(zhí)行器主體和單相智能電動(dòng)執(zhí)行器的主體相同，以單相智能電動(dòng)執(zhí)行器的工作過程分析智能電動(dòng)執(zhí)行器的工作原理。

    工作過程是PLC或變送器的4mA~20mA信號(hào)傳給智能伺服放大器，經(jīng)伺服微處理器掃描監(jiān)測(cè)該輸入信號(hào)和位置反饋信號(hào)，定時(shí)比較。微處理器比較這兩個(gè)信號(hào)，若信號(hào)不相等，正負(fù)差值超過平衡位置值，即發(fā)出控制信號(hào)調(diào)整智能伺服放大器中的功率晶閘管的導(dǎo)通角，使晶閘管導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)閥門開度；同時(shí)伺服微處理器將調(diào)節(jié)閥位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖量發(fā)往操作器，顯示閥門的開度百分?jǐn)?shù)。當(dāng)接受變送器信號(hào)進(jìn)入PI調(diào)節(jié)工作方式時(shí)，微處理器將變送器信號(hào)與給定值進(jìn)行比較，并按預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)PI進(jìn)行計(jì)算并發(fā)出控制信號(hào)調(diào)節(jié)閥門開度，直到兩個(gè)信號(hào)平衡。

圖1 單相智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)框圖

    四、智能調(diào)節(jié)閥

    智能調(diào)節(jié)閥由控制器、傳感器、信號(hào)變換器、I/O及通信接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥組成，具有以下特點(diǎn)：

    1.具有智能控制功能?？砂唇o定值自動(dòng)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，控制流量、壓力、壓差和溫度等過程變量，還可支持串級(jí)控制方式等。

    2.具有保持功能。無論電源、機(jī)械部件、控制信號(hào)等出現(xiàn)故障都會(huì)自動(dòng)采取保護(hù)措施，以保證本身及生產(chǎn)過程安全可靠。

    3.具有通信功能。與上位機(jī)控制系統(tǒng)連接，操作人員可在遠(yuǎn)方對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、整定、修改參數(shù)等。

    4.具有診斷功能。智能調(diào)節(jié)閥的閥體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上裝有傳感器專門用于故障診斷，發(fā)現(xiàn)問題立即執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的程序，自動(dòng)采取措施并報(bào)警，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。

    5.一體化結(jié)構(gòu)。智能調(diào)節(jié)閥把閥體、控制電路、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)全部裝在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀器中。

    五、結(jié)語

    電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的鏈接有多種方式，一般是將兩者固定安裝在一起，構(gòu)成一個(gè)完整執(zhí)行器，也有用機(jī)械連桿把兩者就地連接起來。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器被引入到儀表中，出現(xiàn)了智能式執(zhí)行器，把常規(guī)儀表的檢測(cè)、控制、調(diào)節(jié)等功能有機(jī)組合在一起，具備了多種功能并被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中。