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进口电动执行器--他们的工作原理

发布时间:2022-10-20 15:29

电动阀门执行器设计

角行程阀门电动执行器是一种旋转电动阀门执行器。电动旋转执行器将电能转化为旋转力,因此直角回转电动执行器只能转动 90 度。电动机产生扭矩,该扭矩通过输出驱动传递以转动阀门。电机电压选项为 AC(交流电)、DC(直流电),或者它们能够在任何一个上运行。电机安装在坚固、紧凑的外壳中,外壳还包含执行器的其他组件,例如齿轮、限位开关、接线等。整个组件通过兼容的连接接口(例如 ISO 5211 标准)连接到阀门。

 
扭转力矩

直角回转阀需要旋转90°才能完全打开或关闭。要转动阀门,需要扭矩(线性力的旋转当量)。电动执行器产生扭矩并将其传递到输出轴,然后输出轴连接到阀杆或阀门轴。这反过来旋转阀的球或阀板,打开或关闭节流孔,以允许流体通过或阻止流体流动。执行器产生的扭矩取决于其传动装置和电机容量。电机容量(扭矩)是执行机构的一个重要规格,因为它需要高于阀门所需的扭矩,以保证它能开启和关闭阀门。通常,启动扭矩被指定为阀门所需的扭矩,因为这是旋转阀门所需的最高扭矩。
起动转矩

当阀门处于开启或关闭位置时,离开这些位置所需的扭矩称为启动扭矩。换句话说,这是最初从静止位置移动阀门所需的扭矩量。一般来说,起动转矩高于运行转矩。例如,一般球阀的启动扭矩比其运行扭矩高30%左右。启动力矩大,因为来自静止位置,介质会在球腔内积聚,和/或介质会划伤阀座,造成摩擦力增大等。合适的角行程阀门致动器应该产生高于阀门启动扭矩的扭矩。
响应时间

响应时间是致动器将阀门旋转90度(即发出命令后完全打开或关闭阀门)所需的时间。执行器的转速和扭矩一样,与其传动装置和电机的功率有关。执行机构的扭矩与速度直接相关,因为扭矩与速度成反比。这种关系受齿轮排列的影响。对于给定的致动器电机容量,较高的齿轮比将比较低的齿轮比产生更大的扭矩和更慢的响应时间。因此,如果响应时间是一个关键的应用规格,它需要与扭矩规格要求一起考虑。
控制方式

常见的电动阀门执行机构有2点控制(通常称为开/关)或3点控制,但它们都有3条线。更多信息,请参阅我们的电线部分。
电压

电动执行器可以是DC或交流供电的。它们通常有以下额定电压:12、24和48伏DC,24、48、120、130和240伏交流电。

电压

电动致动器可以是直流或交流供电的。它们通常具有以下额定电压:直流电为 12、24 和 48V,交流电为 24、48、120、130、240V。

安装

ISO 5211 法兰型 JP 流体控制 AG 电动阀门执行器

图 2:ISO 5211 法兰型 JP 流体控制 AG 电动阀门执行器

角行程执行器有一个连接接口,可将它们连接到阀门。这包括一个输出驱动器、一个用于连接阀头的方轴或阀杆,以及一个用于将执行器螺栓连接到阀门的法兰。此连接接口的设计和尺寸可以是品牌特定的或标准化的标准,例如 ISO 5211。具有品牌特定连接接口的角行程执行器的示例是JP 流体控制的AW1 系列球阀执行器。这些阀门与 JP 流体控制的BW2 和 BW3 阀门兼容。AG角行程执行器系列另一方面,具有标准化的 ISO 5211 连接接口,并与所有带有 ISO 5211 法兰的阀门兼容。下面的图 2 显示了 ISO 5211 法兰类型。无论品牌如何,只要遵循相同的 ISO 5211 标准,不同的阀门和执行器都可以互换。根据 ISO 5211 标准,有不同的法兰类型,它们因最大法兰扭矩、尺寸以及螺钉、螺栓或螺柱的数量而异。

电动阀门执行器特点

位置指示器

电动阀门执行器上的阀门位置指示器

图 3:电动阀门执行器上的阀门位置指示器

位置指示器指示执行器在给定时间的打开或关闭位置。有视觉指示器,如图 3 所示,但也有电动位置反馈系统将位置发送回您的系统(即控制器)。位置指示器有两个基本的切换选项;机械开关和接近(非接触)开关。机械限位开关由输出驱动轴上的内部凸轮激活。机械开关也可能是限位开关。接近开关由检测阀门位置的传感器激活。位置指示器可以只显示基本的开和关位置,也可以指示部分打开或部分关闭。

手动超控

手动操作是大多数执行器中的一项安全功能。它通常是机械手轮或手柄。这个轮子允许您在停电或任何其他紧急情况下机械地关闭或打开阀门。

限位开关

限位开关是执行器的机电组件。它们由一个关闭限位开关凸轮和一个打开限位开关凸轮组成。当执行器将阀门移动到打开或关闭位置时,相应的开关凸轮也会移动。当到达终点位置时,相应的开关凸轮将断电。从而防止进一步移动并提供限制座位。限位阀座是将阀门保持在所需的终端位置。在某些执行器中,限位开关凸轮是可调节的。这允许您设置一个仓位,例如 75% 开仓,作为结束仓位。限位开关凸轮可以集成到位置指示器中,作为阀门和执行器之间的机械连接。

占空比

占空比指定执行器在循环之间的使用时间。阀门打开然后关闭为一个循环。占空比是开启时间与关闭时间的比率,以百分比表示。它是使用下面的公式计算的。例如,如果执行器需要 10 秒打开,20 秒关闭,然后在打开和关闭后 30 秒休息,则占空比为 (10+20 / 10+20+30) × 100 = 50% .

(开启时间+关闭时间)/(开启时间+关闭时间+休息)×100=占空比

故障安全

故障安全是一些自动阀门执行器的重要安全功能。故障安全设计用于在发生电源故障时关闭或打开阀门。这样的系统需要某种形式的能量存储,例如弹簧机构或电池。通常,故障安全机制将关闭阀门。在弹簧机构中,负载弹簧在断电时自动关闭阀门。对于通常称为电池安全返回 (BSR) 的备用电池系统,电池为执行器供电以关闭它。根据电池和执行器的尺寸,充电时间和总匝数会有所不同。为了获得额外的冗余,一些执行器将在设计中包含两种版本的故障安全。如前所述,大多数故障安全操作都会关闭阀门,但某些应用需要在电源故障时打开阀门。这种应用的一个例子是进入热交换器的冷水流。这是因为需要冷水来冷却剩余的温热流体,以防止过热。

调制

某些电动阀门执行器具有执行调制控制的能力,这通常被称为 DPS(数字定位系统)。这是在完全打开和完全关闭之间(即 0° 和 90° 之间)之间的任何点准确定位阀门的能力。这对于需要改变流量的应用是必要的。通常,调制是使用控制回路系统和放置在执行器中的定位电路板 (PCB) 来实现的。

电气线路

本节旨在解释 2 点和 3 点电动阀门执行器的各种接线可能性,因为两者之间存在显着差异。

  • 2点(开/关)控制执行器:三根线分别用于+、-和控制线。要旋转阀门,控制线需要通电打开,断电关闭,反之亦然。没有给整个装置供电的情况下,阀门保持在最新位置。例如,JP Fluid Control 的 AW1-R 系列 使用这种开/关接线方案。
  • 三点控制执行器:三根线用于-,两根用于+(控制线)。因此,这两个控制信号可以根据哪一个供电来打开或关闭阀门。三点控制还提供中间停止(部分打开)的能力。两条控制线切勿同时通电,否则会损坏执行器。例如,  JP Fluid Control 的 AW1 系列就采用了这种 3 点接线方案。

安装前,确认执行器代码与连接图匹配。安装不当会永久损坏执行器或导致危险情况。执行器具有内部位置开关,因此在打开或关闭期间仅消耗能量。

2点AW1直流电动执行器

连接控制线(蓝色)在 6 秒内打开阀门。一旦控制线关闭,阀门将在 6 秒内关闭。执行器仅在打开和关闭期间消耗能量。

2点式直流电动执行器接线图

2点式直流电动执行器接线图

三点AW1交流电动执行器

连接蓝色控制线会在 16 秒内打开阀门。连接棕色控制线可在 16 秒内关闭阀门。如果两条控制线都断开,阀门将保持在当前位置。这样可以调节阀门的位置。切勿同时连接蓝色和棕色控制线,否则会损坏执行器。执行器仅在打开和关闭期间消耗能量。

三点 AWI-230AC

三点交流电动执行器接线图

2点AW1交流电动执行器

连接控制线(黑色)在 16 秒内打开阀门。一旦控制线关闭,阀门将在 16 秒内关闭。执行器仅在打开和关闭期间消耗能量。

两点式交流电动执行器接线图

两点式交流电动执行器接线图

三点AW1直流电动执行器

通过连接棕色控制线,阀门在 6 秒内关闭。连接黑色控制线可确保阀门在 6 秒内打开。如果两条控制线均已连接,则阀门将保持在当前位置。这样,可以调节阀门的位置。切勿同时连接黑色和棕色控制线!这会损坏执行器。执行器仅在打开和关闭期间消耗能量。

三点直流电动执行器接线图

三点直流电动执行器接线图

标准

IP 防护等级 (IEC 60529)

垫底、电动奥阀门、、dpk具有防护等级 IP(进入保护)等级。IP 等级指定执行器对灰尘、水和其他环境危害的防护等级。AW 系列球阀执行器的 IP 54 等级意味着这些执行器部分防尘,并且可以抵抗水雾。

工作类型 (IEC 60034-1)

这是用于旋转电气设备的国际 IEC(国际电工委员会)标准。对于电动执行器,它指定了其电动机的工作类型和工作循环。额定 S2 30min 的执行器可连续短时工作 30min,之后应让电机停止。温度恢复到室温后可重新启动。

防爆

ATEX 指令规定了哪些设备可以在爆炸性环境中安全运行。执行器的 ATEX 认证意味着执行器在特定环境中是防爆的。请参阅我们的流程图以确定您是否需要 ATEX 执行器,或者您是否需要进一步了解您的ATEX 标签。

低压指令 (LVD) 2014/35/EU

LVD 认证可确保执行器等低压电气设备为其用户提供足够的保护。

电磁兼容性 (EMC) 2014/30/EU

经 EMC 认证的执行器既不会产生电磁干扰,也不会受到电磁干扰的影响。

材料

执行器上的组件包含在一个紧凑的外壳中。最常见的外壳材料是塑料和铝。特殊应用可能需要特殊的外壳材料。

电动阀门执行器应用

电动角行程执行器用于远程控制球阀和蝶阀。它们通过提供远程、自动化控制,极大地提高了直角回转阀的操作简便性。它们还为需要比人类无法产生的更高扭矩的阀门提供足够的扭矩。这些执行器用于工业自动化、灌溉、供水、流体计量、加热系统以及流体输送或输送。

电动阀门执行器选择标准

  • 扭矩
  • 力量
  • 阀门安装兼容性
  • 温度
  • 防护等级
  • ATEX 要求
  • 故障安全
  • 调制
  • 占空比和占空比

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