Multi-Turn Electric Actuator: Princip, Application

Inom området modern industriell automatisering, Multi-svängande elektriska ställdon , som en nyckelkörningsenhet, spela en oumbärlig roll. De kan effektivt omvandla elektrisk energi till mekanisk rotation, noggrant kontrollera driften av olika utrustning och används allmänt i många industrier såsom energi, kemisk industri och vattenbevarande. Med det kontinuerliga framsteget av teknik har fler-svängande elektriska ställdon uppnått betydande förbättringar av prestanda, funktion och intelligens, vilket ger en stark garanti för effektiv, korrekt och säker drift av industriell produktion.

Vad är En elektrisk ställdon med flera svängar?

Ett elektriskt ställdon med flera svängar är en automatisk kontrollanordning som kan omvandla elektrisk energi till flervridning av rotationsrörelseutgång. Det används främst för att driva utrustning som kräver flera rotationsvängar för att uppnå full öppning, full stängning eller exakt justering. De vanligaste applikationsobjekten är olika ventiler, såsom grindventiler, stoppventiler, kolvventiler, etc. Till skillnad från delvis elektriska ställdon för partiell sväng som bara kan uppnå 90 grader eller mindre än 360 grader av rotation, kan multi-svängande aktuatorer uppnå kontinuerlig rotation av flera varv (vanligtvis mer än 1 varv), därmed möta behoven av en viss utrustning för stora strekkontroll.

Arbetsprincip av Multi-svängande elektriska ställdon

Arbetsprincipen för elektriskt ställdon med flera svängar är baserad på den samordnade driften av motordrivning och mekanisk överföring. Ta det vanliga elektriska ställdonet med flera svängar baserat på trefas asynkronmotor som ett exempel:

l Ströminmatning : När strömmen är påslagen börjar den trefas asynkrona motorn köra och matar ut höghastighets roterande mekanisk energi. Motorns rotationshastighet är vanligtvis hög, vanligtvis mellan flera hundra och flera tusen varv per minut, men dess utgångsmoment är relativt litet.

l Minskning : Eftersom öppningen och stängningen av utrustning som ventiler kräver ett stort vridmoment och en låg hastighet behövs en reduktionsmekanism för att matcha motorens utgångsegenskaper. Reduktionsmekanismen består vanligtvis av maskväxlar, växelsätt och andra komponenter. Motorns höghastighetsrotation överförs av maskväxeln eller växeln, och hastigheten reduceras gradvis medan vridmomentet ökas enligt transmissionsförhållandet. Till exempel, genom maskväxeltransmissionen, kan motorens höghastighet och låg vridmoment omvandlas till en låghastighets- och högvridningsutgång från utgångsaxeln, så att utgångsaxeln kan driva ventilen med en lämplig hastighet och vridmoment.

l Drift av kontrollavsnittet : Kontrollsektionen är kärnan i det elektriska ställdonet med flera svängar. Den tar emot styrsignaler från styrsystemet, såsom 4-20 mA strömsignaler, 0-10V spänningsignaler eller digitala kommunikationssignaler. Dessa signaler representerar kommandokraven för utgångspositionen eller åtgärden för ställdonet. Kontrollsektionen jämför den mottagna kontrollsignalen med den faktiska positionssignalen som matas tillbaka av den interna positionsåterkopplingsanordningen för ställdonet och genererar kontrollinstruktioner baserat på jämförelsesresultaten för att kontrollera motorns framåt, omvänd eller stopp. Till exempel, när styrsignalen kräver att ventilöppningen kommer att öka, om den faktiska ventilöppningen är mindre än inställningsvärdet, kommer kontrollsektionen att styra motorn att rotera framåt, vilket driver ventilen att rotera i riktning för att öka öppningen; När den faktiska ventilöppningen når inställningsvärdet kommer kontrollsektionen att styra motorn för att sluta springa.

l Positionsåterkoppling : För att låta styrsystemet veta utrustningen för utrustningen i realtid är det elektriska ställdonet med flera svängar utrustad med en positionsåterkopplingsanordning. Gemensamma positionsåterkopplingsenheter inkluderar potentiometrar, kodare, etc. När utgångsaxeln för ställdonet driver utrustningen (såsom en ventil) för att rotera, kommer komponenterna i positionsåterkopplingsanordningen också att rotera synkroniskt, omvandla den faktiska positionen för utrustningen till en elektrisk signal eller digital signal till matning tillbaka till kontrolldelen eller fjärrkontrollsystemet. Genom positionsåterkoppling kan styrsystemet exakt fånga öppningen av utrustningen och realisera exakt kontroll och övervakning av utrustningen.

Klassificering av Multi-svängande elektriska ställdon

1. Klassificering efter drivmotortyp

l AC Motor Drive Type : De mest använda, vanliga är trefas AC-asynkrona motorer och enfas AC-motorer. Trefas AC-asynkrona motorer har fördelarna med enkel struktur, tillförlitlig drift, låg kostnad och hög produktionseffekt. De är lämpliga för tillfällen med krav på hög produktion och stora belastningar, såsom drivkraften för stora industriventiler. Enfas AC-motorer används avta i några små elektriska multi-svänger, lämpliga för applikationsscenarier med låga effekt- och lågeffektkrav, såsom liten ventilkontroll i civila byggnader.

l DC Motor Driven Type : DC -motorer har godhastighetsregleringsprestanda och kan uppnå relativt noggrann hastighetskontroll. I vissa tillfällen där ställdonets snabba regleringsnoggrannhet är hög och avta start och stopp eller framåt och omvänd rotation krävs, har multi-svängande elektriska ställdon som drivs av DC-motorer fördelar. Till exempel, i viss experimentell utrustning eller små industriella system med extremt hög flödeskontroll noggrannhetskrav, kan multi-svängande elektriska ställdon som drivs av DC-motorer användas. Dess nackdelar är att den måste utrustas med en likströmsförsörjning, kostnaden är relativt hög och motorns underhållskrav är relativt höga.

l Stegmotordriven typ : Stegmotorer kan konvertera elektriska pulssignaler till vinkelförskjutning. Varje gång en pulssignal tas emot, roterar motorn en fast vinkel, nämligen stegvinkeln. Denna karakteristik gör det möjligt för elektriska ställdon med flera svängar som drivs av stegmotorer att ha hög positioneringsnoggrannhet och uppnå exakt positionskontroll. Multi-svängande elektriska ställdon som drivs av stegmotorer används vid vissa tillfällen som kräver extremt hög positioneringsnoggrannhet för ventilöppning, såsom halvledartillverkning, precisionskemisk industri och andra industrier. Emellertid är deras utgångsmoment relativt litet och deras driftshastighet är också föremål för vissa begränsningar.

l Servomotordriven typ : Servomotorer har fördelarna med snabb svarshastighet, hög kontrollnoggrannhet och stark överbelastningskapacitet. Multi-svängande elektriska ställdon som drivs av servomotorer kan svara på styrsignaler snabbt och exakt och uppnå höghastighets- och högprecisionskontroll av ventiler och annan utrustning. I vissa tillfällen där ställdonets dynamiska prestanda är extremt hög, såsom kontrollen av höghastighetsomkopplare och den snabba verkningsutförandet i automatiserade produktionslinjer, fungerar flervridda elektriska ställdon som drivs av Servo Motors bra. Deras kostnad är emellertid relativt höga och kontrollsystemet är relativt komplicerat.

2. Klassificering med kontrollmetod

l Open-Loop-kontrolltyp : Efter att ha mottagit kontrollsignalen driver det elektriska ställdonet med flera svängar med öppen slingkontroll motorn att fungera enligt förinställningsprogrammet för att slutföra motsvarande åtgärd, till exempel att öppna eller stänga ventilen. Det har inte funktionen av återkopplingsdetektering och korrigering av det faktiska exekveringsresultatet. Kontrollnoggrannheten beror huvudsakligen på noggrannheten för motor- och transmissionsmekanismen och förinställda kontrollparametrar. Denna kontrollmetod har en enkel struktur och låg kostnad. Det är lämpligt för vissa tillfällen med låg kontrollnoggrannhetskrav, relativt stabil arbetsmiljö och små belastningsförändringar, såsom ventilstyrning i vissa enkla ventilationssystem.

l Stängd slingkontrolltyp : Den stängd slingkontrollerade elektriska ställdonet med flera svängar upptäcker utgångspositionen för ställdonet i realtid genom positionsåterkopplingsenheten och matar tillbaka positionssignalen till styrenheten. Styrenheten jämför återkopplingssignalen med ingångskontrollsignalen och justerar motorns drift enligt jämförelsesresultatet för att säkerställa att ställdonets utgångsposition överensstämmer med den position som krävs av styrsignalen. Denna kontrollmetod kan effektivt förbättra kontrollnoggrannheten, anpassa sig till olika komplexa arbetsmiljöer och belastningsförändringar och används allmänt i industriella automatiseringsfält med hög kontrollnoggrannhetskrav, såsom flödeskontrollventilstyrning i kemisk produktion, ventilstyrning i kraftsystem, etc.

Drag av Multi-svängande elektriska ställdon

l Högprecisionskontroll : Genom avancerade kontrollalgoritmer och exakta positionsåterkopplingsenheter kan fler-svängande elektriska ställdon uppnå hög precisionskontroll av ventilöppning eller utrustningsposition, med en kontrollnoggrannhet på ± 0,1% eller till och med högre. Detta möjliggör exakt justering av medelflöde, tryck och andra parametrar under industriell produktion, vilket säkerställer produktionsprocessens stabilitet och produktkvalitetens konsistens.

l Stor vridmomentutgång : Reduktionsmekanismen utrustad med det elektriska ställdonet med flera svängar kan omvandla motorns höghastighets- och lågvridmomentutgång till utgångsaxeln med låg hastighet och högt vridmoment. Utgångsmomentområdet kan vara från tiotals Newton -mätare till tiotusentals Newton -mätare, som kan uppfylla körkraven för ventiler och annan utrustning med olika specifikationer och typer, och är särskilt lämplig för att köra stora och tunga ventiler.

l Snabb svarshastighet : Efter att ha mottagit kontrollsignalen kan det elektriska ställdonet med flera svängar svara snabbt, köra motorn för att starta, stoppa eller ändra riktning snabbt och inse utrustningens snabba verkan. För vissa ventiler som måste öppnas och stängas snabbt, såsom nödavstängningsventiler, kan det elektriska ställdonet med flera svängar slutföra öppningen eller stängningen av ventilen på kort tid för att säkerställa produktionsprocessens säkerhet.

l Hög tillförlitlighet : Multi-svängande elektriska ställdon använder mogen motorteknologi och tillförlitliga mekaniska transmissionskomponenter. Efter strikt kvalitetskontroll och hållbarhetstest har de hög tillförlitlighet och stabilitet. Under normala arbetsförhållanden kan deras medeltid mellan fel (MTBF) nå tusentals eller till och med tiotusentals timmar, minska underhåll och driftstopp och förbättra produktionseffektiviteten.

l Hög grad av intelligens : Moderna elektriska ställdon för flera svängar är vanligtvis utrustade med intelligenta styrenheter, som har funktioner som datakommunikation, feldiagnos, självskydd och fjärrkontroll. Genom kommunikationsgränssnitt (som Rs485, Modbus, Profibus, etc.) kan data utbytas med det övre kontrollsystemet för att uppnå fjärrövervakning och drift. Samtidigt kan den intelligenta styrenheten övervaka ställdonets driftsstatus i realtid, analysera parametrar såsom motorström, temperatur, position etc., upptäcka och diagnostisera fel i tid och vidta motsvarande skyddsåtgärder, såsom överströmsskydd, överhettning av skydd, överbelastningsskydd, etc. för att förbättra säkerheten och tillförlitligheten i utrustningen.

l Stark anpassningsförmåga : Electric Actuators Multi-Turn kan anpassas enligt olika arbetsmiljöer och applikationskrav, såsom explosionssäker, vattentät, dammsäker, etc. Explosionssäker multi-svängande elektriska ställdon kan fungera säkert i brandfarliga och explosiva farliga miljöer och används allmänt i branscher som petoleum, kemiska och naturgas; Vattentäta och dammsäkra multi-svängande elektriska ställdon är lämpliga för fuktiga, dammiga och andra hårda miljöer, såsom avloppsreningsverk, gruvor och andra platser.

Ansökningsområden of Multi-svängande elektriska ställdon

1. Energibransch

l Olje och gas : I processen med olje- och gasutvinning, transport och bearbetning används fler-svängande elektriska ställdon allmänt för att styra olika ventiler. Till exempel, i välhuvudenheter, används de för att kontrollera öppningen och stängningen av julgranventiler för att uppnå exakt reglering av olje- och gasuttag; På olje- och gasledningar styr de grindventiler, stoppventiler etc. för att säkerställa en säker drift och flödesreglering av rörledningar; I raffinaderier och bearbetningsanläggningar för naturgas används de för att styra olika processventiler för att uppnå automatiserad kontroll av olje- och gasavskiljning, rening och andra processprocesser.

l Elektricitet : Multi-svängande elektriska ställdon spelar en viktig roll i kraftproduktionsfält som termisk kraftproduktion, vattenkraftproduktion och kärnkraftsproduktion. I termiska kraftverk används de för att styra pannans matningsvattenventil, ångventil, brännare, etc. för att uppnå exakt kontroll av pannförbränningsprocessen, ångflödet och vattennivån och säkerställa en stabil drift av generatoruppsättningen; I vattenkraftverk används de för att styra turbinens styrande och vatteninloppsventil, justera turbinens utgång och uppnå kontroll av kraftgenereringen; I kärnkraftverk används de för att styra kylvätskeventilen och säkerhetsventilen för kärnreaktorn och säkerställa den säkra och stabila driften av kärnkraftverket.

2. Kemisk industri

Den kemiska produktionsprocessen involverar många komplexa kemiska reaktioner och materialtransport, vilket kräver extremt hög kontrollnoggrannhet och tillförlitlighet hos ventilerna. Multi-svängande elektriska ställdon används allmänt i olika länkar för kemisk produktion, såsom råmaterialtransport, reaktionsprocessstyrning, produktseparation och rening, etc. Till exempel i en kemisk reaktor, öppningen av foderventilen och urladdningsventilen styrs för att noggrant justera flödeshastigheten och reaktionstiden för reaktionsmaterialen för att säkerställa den smidiga framsteget för den kemiska reaktionen; I ett destillationstorn styrs återflödesventilen och urladdningsventilen för att uppnå exakt kontroll av destillationsprocessen och förbättra produktens renhet och kvalitet.

3. Vatten bevarans industri

I vattenbevaringsprojekt används fler-svängande elektriska ställdon för att styra olika hydrauliska ventiler, såsom översvämningsgrindventiler av dammar, vattenledningsventiler i bevattningssystem, slurgrindar och stoppventiler i urbana vattenförsörjningssystem, etc. genom exakta kontroll av dessa ventiler, rimlig tilldelning av vattenresurser, översvämningskontroll och torklättnader och säkerhet av urban kan vara utvärda. Innan en översvämning kommer, kan till exempel översvämningsgrindventilen snabbt öppnas genom att fjärrstyrning av det elektriska ställdonet med flera svängar för att snabbt tömma översvämningen och säkerställa säkerheten för dammen och nedströmsområdena; Under bevattningssäsongen kan öppningen av vattenledningsventilen justeras exakt enligt jordbruksmarkens vattenbehov för att uppnå effektiv användning av vattenresurser.

4. Metallurgisk Industri

I processen med metallurgisk produktion är det nödvändigt att kontrollera högtemperatur, högtryck och mycket frätande media. Multi-turn electric actuators are suitable for various harsh environments in the metallurgical industry and are used to control the hot air valves, gas valves, oxygen lance lifting valves of steelmaking converters, etc. Through the precise control of these valves, stable control of parameters such as temperature, pressure, and flow in the metallurgical production process can be achieved, improving production efficiency and product quality while ensuring the safety of the production process.

5. Konstruktion och kommunsteknik

Inom konstruktions- och kommunsteknik används multi-svängande elektriska ställdon för att styra ventiler i värme-, ventilations- och luftkonditioneringssystemet (HVAC) i byggnader, såsom varmvatten som reglerar ventiler, friska luftventiler, etc. för att uppnå automatisk anpassning av inomhus temperatur, luftfuktighet och luftkvalitet, och förbättra komforten och energieffektiviteten i byggnader. I kommunala vattenförsörjnings- och avloppsreningssystem används fler-svängande elektriska ställdon för att styra slurgrindar, kontrollera ventiler, reglera ventiler etc. för att säkerställa säkerheten för urban vattenförsörjning och den normala driften av avloppsbehandling.

Produktionsteknik of Multi-svängande elektriska ställdon

1. Delar bearbetning

l Biltillverkning : Välj lämplig motordesign enligt olika motortyper (som AC -motorer, DC -motorer, stegmotorer, servomotorer). För AC -motorer är det nödvändigt att genomföra processer som statorkärna stansning, lindning och insättning och rotortillverkning; För DC -motorer är det också nödvändigt att tillverka kommutatorn och installera borstenheten. Under den motoriska tillverkningsprocessen finns det strikta krav för materialval av kärnan, stansningsnoggrannhet och isoleringsbehandling av lindningen för att säkerställa motorens prestanda och tillförlitlighet.

l Bearbetning av reduktionsmekanism : Huvuddelarna i reduktionsmekanismen, såsom maskväxlar, maskaxlar, växlar etc., bearbetas vanligtvis med högkvalitativa metallmaterial (såsom legeringsstål, kopparlegering, etc.). Maskväxlar och maskaxlar tillverkas vanligtvis genom vridning, fräsning, slipning och andra processer för att säkerställa deras tandprofil noggrannhet och ytråhet; Växlar bearbetas genom hobbing, formning, rakning och andra processer och värmebehandling (såsom släckning, härdning etc.) krävs för att förbättra växlarnas hårdhet och slitage.

l Tillverkning av bostäder och andra delar : Huset för elektriska ställdon för flera svängar tillverkas vanligtvis genom gjutning eller plåtbearbetning. Gjutningsprocessen kan använda sandgjutning, gjutning och andra metoder för att producera höljen med komplexa former; Bladbearbetning använder skjuvning, böjning, svetsning och andra processer för att producera kompakta hus. Dessutom är det också nödvändigt att bearbeta och tillverka olika standarddelar såsom axlar, nycklar, nötter och icke-standarddelar som monteringsfästen för positionsåterkopplingsenheter (såsom potentiometrar och kodare).

2. Församling och idrifttagning

l Komponentenhet : Först montera den bearbetade motorn och reduktionsmekanismen för att säkerställa att motorutgångsaxeln och ingångsaxeln för reduktionsmekanismen är anslutna exakt och koncentriken uppfyller kraven. Installera sedan positionsåterkopplingsenheten och anslut den till utgångsaxeln eller transmissionskomponenten i ställdonet för att säkerställa noggrannheten för positionsåterkopplingen. Installera sedan elektriska komponenter såsom styrkretskort, terminalblock, displaypanel och manuella driftskomponenter såsom handhjul och kopplingar. Under monteringsprocessen är det nödvändigt att strikt följa monteringsprocesskraven, kontrollera matchningsavståndet mellan komponenterna, använda lämpliga åtdragningsverktyg och vridmoment för att säkerställa monteringskvaliteten.

l Maskinfelsökning : Efter montering är det elektriska ställdonet med flera svängar helt felsökta. Först utförs det elektriska prestandatestet för att kontrollera om isoleringsmotståndet, startströmmen, kör ström och andra parametrar för motorn uppfyller standarderna; Sedan genomförs kontrollprestanda för att kontrollera om ställdonets svarshastighet, positioneringsnoggrannhet, handlingsriktning etc. är korrekta genom att mata in olika styrsignaler; Samtidigt testas återkopplingssignalen för positionsåterkopplingsenheten vara korrekt och konsekvent med den faktiska positionen. Under felsökningsprocessen justeras och repareras de problem som hittas i rätt tid för att säkerställa att prestationsindikatorerna för ställdonet uppfyller designkraven.

3. Kvalitetstestning och certifiering

l Kvalitetsinspektion : Electric Actuators Multi-Turn måste genomgå strikt kvalitetsinspektion innan de lämnar fabriken, inklusive utseendeinspektion, dimensionell mätning, prestandatest, etc. Utseende inspektion kontrollerar huvudsakligen om skalet har repor, deformation, beläggning av utsläpp och andra defekter; Dimensionell mätning säkerställer att dimensionerna för varje komponent uppfyller kraven för designteckningar; Prestandatestning, utöver de ovannämnda elektriska prestanda och kontrollprestanda, inkluderar också testning av ställdonets vridmomentutgång, skyddsnivå (som vattentät, dammtät, explosionssäker prestanda), hållbarhet, etc. Genom att simulera de faktiska arbetsmiljön och arbetsförhållandena testas ställdonet under lång tid för att kontrollera dess tillförlitlighet och stabilitet under olika förhållanden.

l Certifiering : För att tillgodose behoven hos olika branscher och marknader måste fler-svängande elektriska ställdon för att få relevanta certifieringar, såsom CE-certifiering (i enlighet med europeisk säkerhet, hälso- och miljöstandarder), UL-certifiering (Underwriters Laboratories Certification), Explosion-Prov Certification (som ex-certifiering, lämplig för FLAMMABLE och Explosive-miljöer), etc. Inhemska standarder och specifikationer, och marknadens konkurrenskraft och erkännande av produkten förbättras.