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“DDZ-S系列電動執行機構”講座之SKJ型角行程電動執行機構

作者: 2014年01月15日 來源: 瀏覽量:
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SKJ型角行程電動執行機構是DDZ-S系列儀表中的執行單元。它以交流電源為動力,接受統一的4~20mA,d.c.信號,將此轉換成相應的輸出軸角位移,自動地操作蝶閥、球閥和風門擋板等調節機構,完成調節任務。

SKJ型角行程電動執行機構是DDZ-S系列儀表中的執行單元。它以交流電源為動力,接受統一的4~20mA,d.c.信號,將此轉換成相應的輸出軸角位移,自動地操作蝶閥、球閥和風門擋板等調節機構,完成調節任務。
中小功率SKJ型角行程電動執行機構采用單相電動機驅動。比例式角行程電動執行機構由單相伺服放大器和執行機構兩部分組成。伺服放大器為架裝式結構,安裝在控制室內。
大功率(如4000Nm以上)SKJ型角行程電動執行機構采用三相電動機驅動。由三相伺服放大器和執行機構兩部分組成。三相伺服放大器為墻掛式結構.可以安裝在控制室內也可以安裝在現場,由用戶根據使用而定。
S系列電動執行機構的特點如下
①具有機械限位和電氣限位雙重限位功能。
②具有中途電氣限位功能,限位區間可以任意調整。在系統中作連鎖,報警等作用。
③具有力矩保護機構,限制力矩可在一定規定的范圍內調整,這樣可以有效地保護執行機構和調節閥的安全使用,并可以滿足閥門啟閉特性的要求。
④位置發送器采用小型化電感式傳感器或導電塑料電位器,使用可靠,壽命長、穩定性好。
⑤減速器采用具有自鎖性能的NN行星齒輪傳動機構和蝸輪副傳動機構,這樣可以克服由于閥門反力過大而導致執行機構滑行的毛病,本減速器體積小,傳動效率較高,輸出軸與曲柄之間采用漸開線花鍵連接,便于現場機械零位調整。
⑥就地機械手操機構沒有切換離合器;這樣可以在任何運行情況下進行就地手操,安全可靠,不會因手操失誤而發生事故,對人身安全有極大的好處。
⑦具有斷輸入信號,斷位置反饋信號和安全聯鎖保護等功能,事故狀態時輸出軸可選擇在全開、全閉和原位三種位置狀態中的任一位置。
⑧遠方電氣閾位顯示采用LED光柱顯示器或指針式電流槽形表,并且還有就地機械閥位指示。
⑨中小功率機構采用組合化設計,三化程度高,便于生產管理,而且可以靈活地組合成不同功能和要求的執行機構以滿足用戶需要。
⑩執行機構外殼防護等級為IP65,環境溫度為-25~+70℃,可作戶外型使用。
、主要技術性能
①輸入信號:4~20 mA,d.c.
②輸入通道:二個(電隔離)
③輸入電阻:250Ω
④基本誤差:±2.5%
⑤回差;1.5%
⑥死區:0.5%~5%可調
⑦全行程時間;(見表1)
⑧額定轉角范圍;(見表1)
⑨輸出軸轉矩:(見表1)
⑩供電電源:控制室儀表;220V,a.c.允差,50Hz;現場儀表;220V,a.c.允差,50Hz,380V,a.c.允差±10%,50Hz;
⑾使用環境條件:
環境溫度:執行機構-25~+70℃,單相伺服放大器0-50℃;
相對濕度:執行機構為5%~95%,單相伺服放大器為10%~85%
大氣壓力:86~106kPa
周圍空氣介質:周圍空氣中無起腐蝕作用的介質
⑿執行機構外殼防護等級為IP65
二、工作原理和結構
1、比例式角行程電動執行機構(帶伺服放大器)
SKJ型比例式角行程電動執行機構由伺服放大器和執行機構兩個在結構上互相獨立的兩大部分組成。 表1 SKJ型角行程電動執行機構的型號、規格

型號 輸出軸轉矩N·m 輸出軸轉角 全行程時間
SKJ-0100 16
0101
0102
SKJ-1100 40
1101
1102
SKJ-2100 100
2101
2102
SKJ-3100 250
3101
3102 90° 25s
SKJ-4100 600
4101
4102
SKJ-5100 1600
5101
5102
SKJ-6100 4000
6101
6102
SKJ-7100 6000
7101
7102
SKJ-8100 10000
8101
8102

其系統方塊圖如圖1所示。 

該執行機構是個閉環系統,位置發送器將減速器的輸出位移轉換成4~20mA信號,作為位置反饋信號與伺服放大器的輸入信號相比較形成一個偏差信號,當此信號大于伺服放大器的死區時,伺服放大器有功率信號輸出,驅動伺服電動機轉動。由于執行機構的旋轉方向取決于偏差信號的極性,又總是朝減小偏差方向轉動,因此將減小偏差信號直到小于伺服放大器的死區時,伺服放大器沒有功率信號輸出,伺服電動機停止轉動,執行機構達到一個新的輸出位置,并與輸入信號保持比例關系。其輸入輸出特性曲線如圖2所示。

2、積分式角行程電動執行機構(不帶伺服放大器)
它是一種開環控制方式的執行機構。它的輸入為斷續控制信號,通常是脈寬信號,通過積分操作器作功率放大,使伺服電機旋轉,當無信號時,伺服電機不轉,它的位置反饋信號只作為閥位指示用。其工作原理圖如圖3所示。

從原理圖可知,比例式執行機構去除伺服放大器便可作積分式執行機構使用。下面主要介紹執行機構部分原理和結構。
執行機構主要由伺服電動機、減速器、位置發送器、行程限位機構、力矩保護機構等部分組成。
a.伺服電動機
伺服電動機是電動執行機構中的驅動部件,它的特性要求與一般的電機是不一樣的,因為執行機構工作比較頻繁,經常處于啟動工作狀態,所以要求電機具有低起動電流,高起動轉矩的特性,使電動機在經常起動時電機溫升不致過高。且有克服電動執行機構從靜止到動作所需的足夠力矩。電動機特性曲線如圖4所示。圖中曲線2和3是電動執行機構常采用的兩種電動機。
執行機構電動機的功率計算如下:
P=6.15(MH/l00)η(1)
式中:P為電動機的計算功率,W;MH為執行機構輸出軸額定轉矩,N·m;η為減速器的總傳動效率。
電動機結構與普通鼠籠式感應電動機相同,一般由轉子、定子和電磁制動器等部件構成。電磁制動器設在電動機后輸出軸端,制動線圈與電機繞組并聯,當電動機通電時,制動線圈同時得電,由此產生的電磁力將制動片打開,使電機轉子自由旋轉,當電動機斷電時,制動線圈同時失電,制動片靠彈簧力將電機轉子剎住。

b.減速器 減速器是將高轉速、小轉矩的電動機輸出功率轉換成低轉速、大轉矩的執行機構輸出軸的功率。 SKJ型角行程電動執行機構結構示意圖如圖5所示。
如圖5所示,電動機(10)通過一級NGW,W=1行星齒輪(7,8,9)傳動,并經過傘齒輪(14,15)帶動偏心軸(19)以及行星齒輪傳動機構(16,17,20,21)旋轉。由于內齒輪(16)外緣蝸輪與蝸桿(22)嚙合,故固定不動,而內齒輪(17)與輸出軸固定為一體,所以輸出內齒輪(17)旋轉帶動輸出軸旋轉。
手動狀態時,操作手輪(27),即搖動手輪轉動蝸桿(22)從而帶動蝸輪(即固定內齒輪)(16)旋轉,并帶動雙聯齒輪(20,21)轉動,再帶動輸出內齒輪(17)和主軸(18)旋轉。
因為這類機構.就地手操和自動操作是相互各自獨立,無須切換機構,使用絕對安全可靠.不會發生因誤操作而引起的任何事故。
NN行星齒輪減速器的特點是:
① 傳動比大,一般為i≤1700;
② 傳動效率在傳動比i≤50時,η=0.8,所以比較高;
③ 傳動功率一般為30~40kW,短時工作制,這符合執行機構工作方式。
NN行星齒輪減速器傳動示意圖如圖6所示。
SKJ-3100型角行程電動執行機構中的NN行星齒輪減速器傳動比計算如下:
i=Z17·Z21/(Z17·Z21-Z20·Z16) (2)
把Z17=46,Z21=40,Z20=48,Z16=38代入式(2),
得到傳動比:
i=Z17·Z21/(Z17
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標簽:電動執行機構 角行程 電動執行

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