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多回转型电动执行机构!
发布时间:2025-12-20        浏览次数:2        返回列表

多回转型电动执行机构 技术资料(原理 / 结构 / 选型 / 维护)

多回转型电动执行机构是工业阀门控制的核心驱动装置,输出轴可做 360° 以上连续旋转,主要用于驱动闸阀、截止阀、球阀、蝶阀等需要多圈转动才能完成启闭或调节的阀门,具备远程控制、信号反馈、过载保护等功能,广泛应用于石油化工、电力、冶金等流程工业。

一、核心原理与分类

1. 工作原理

电动机为动力源,通过减速齿轮箱降低转速、提升扭矩,驱动输出轴旋转;配合位置编码器、力矩传感器实现阀门开度的精准控制与限位保护,核心控制逻辑如下:

  1. 接收控制系统的开关量 / 模拟量信号(如 4-20mA、开关指令);

  2. 控制器驱动电机正转 / 反转,经减速箱传递动力至输出轴,带动阀门阀芯动作;

  3. 位置编码器实时反馈输出轴转角(对应阀门开度),与设定值对比后实现闭环调节;

  4. 力矩传感器监测负载扭矩,超过额定值时自动停机,防止阀门或执行机构损坏。

2. 主要分类

分类维度类型特点适用场景
控制方式开关型仅实现 “全开 / 全关” 两位控制,结构简单、成本低工艺联锁、切断阀控制

调节型接收 4-20mA 模拟信号,实现 0~100% 开度连续调节,控制精度高流量 / 压力 / 液位闭环调节系统
安装方式直连式输出轴与阀门阀杆直接连接,结构紧凑中小型阀门(扭矩≤5000N・m)

底座式带底座和支架,通过曲柄连杆驱动阀门(如蝶阀)大口径阀门、角行程阀门改造
防爆等级普通型无防爆设计非危险区域

隔爆型(Ex d IIC T4)外壳具备隔爆能力,内部火花不引燃外部爆炸性气体1 区 / 2 区危险环境

本安型(Ex ia IIC T4)电路本质安全,能量限制在安全范围内0 区 / 1 区高危环境

二、结构组成与关键部件

多回转型电动执行机构由动力单元、传动单元、控制单元、保护单元四部分组成,典型结构如下:

部件名称核心功能关键参数 / 材质
三相异步电动机提供动力,调节型配备伺服电机(响应快、调速范围宽)电压:AC220V/380V;防护等级:IP65/IP67
减速齿轮箱降低电机转速,提升输出扭矩,分为行星齿轮 / 蜗轮蜗杆结构传动比:10:1~1000:1;扭矩范围:50~100000N・m
输出轴与阀杆连接件连接执行机构与阀门阀杆,传递扭矩材质:40Cr / 不锈钢;配套键槽 / 花键,适配不同阀门接口
位置编码器检测输出轴转角,反馈阀门开度信号类型:光电编码器 / 霍尔编码器;精度:±0.5%~±0.1%
力矩传感器监测负载扭矩,实现过载保护保护阈值:额定扭矩的 110%~150%
控制主板接收指令、处理反馈信号、驱动电机,集成通讯模块信号输入:4-20mA / 开关量;通讯协议:Modbus/Profibus/Foundation Fieldbus
就地操作面板就地手动 / 自动切换、开度调节、故障复位带开度显示、状态指示灯(运行 / 故障 / 全开 / 全关)
手动操作机构断电或故障时,通过手轮手动操作阀门带离合装置,电动 / 手动切换平稳
外壳防护内部元件,适应恶劣工况材质:铸铝 / 铸钢;防护等级:IP65/IP67(户外型 IP68)

三、核心技术参数与选型要点

1. 关键性能参数

参数选型意义典型值
额定输出扭矩决定执行机构能驱动的阀门规格,需留 1.2~1.5 倍安全余量50N・m(小型)~100000N・m(大型)
额定转速影响阀门启闭时间,调节型需匹配阀门调节响应速度0.5~10r/min
控制精度调节型执行机构的核心指标,决定阀门开度控制准确性±0.5%~±0.1%(开度)
防护等级适应户外、潮湿、粉尘环境的能力IP65(基础)/IP67(防水)/IP68(潜水)
通讯接口实现远程监控与数据交互,适配工业控制系统RS485(Modbus)、Profibus DP、HART
工作环境温度决定执行机构在高低温工况下的稳定性-40℃~+80℃(宽温型)

2. 选型步骤(工程实用)

  1. 确定阀门参数:明确阀门类型(闸阀 / 球阀等)、公称直径、阀杆扭矩(需向阀门厂家索取),计算最大操作扭矩(含介质压差产生的附加扭矩)。

  2. 选择扭矩等级:执行机构额定扭矩 ≥ 1.2× 阀门最大操作扭矩,避免过载损坏。

  3. 确定控制类型:开关阀选开关型,调节阀选调节型;危险区域需选对应防爆等级。

  4. 匹配安装接口:根据阀门阀杆尺寸、连接方式,选择直连式或底座式,确认输出轴键槽 / 花键规格。

  5. 附加功能选择

    • 远程监控需求:选带通讯模块的型号;

    • 断电应急:可选配蓄电池备用电源;

    • 恶劣环境:选高温 / 低温型、防腐蚀涂层(如聚四氟乙烯喷涂)。

四、安装与调试规范

1. 安装要求

  1. 安装位置

    • 优先安装在便于操作、维护的位置,避免高温、强振动、强电磁干扰区域;

    • 户外安装需加装防雨罩,执行机构外壳接地可靠(接地电阻≤4Ω)。

  2. 机械连接

    • 输出轴与阀门阀杆同轴度偏差≤0.1mm,避免偏心导致的额外扭矩;

    • 连接螺栓均匀紧固,防止运行中松动。

  3. 电气接线

    • 电源线与信号线分开布线,信号线选用屏蔽双绞线,屏蔽层单端接地;

    • 接线端子标注清晰,确保电源相序正确(反转可通过调换相线纠正)。

2. 调试步骤

  1. 手动调试:切换至手动模式,转动手轮检查阀门启闭是否顺畅,无卡涩、异响。

  2. 电动调试

    • 接入电源,执行 “全开 / 全关” 指令,记录启闭时间,检查限位开关是否准确动作;

    • 调节型执行机构输入 4-20mA 信号(0%/50%/100%),核对实际开度与反馈信号是否一致,调整精度至合格范围。

  3. 保护功能测试:模拟过载工况(如阀门关至极限位置继续加力),检查力矩保护是否及时停机。

五、日常维护与故障处理

1. 日常维护要点

  1. 定期巡检:每周检查运行状态、有无泄漏、紧固件是否松动;每月清洁就地操作面板与外壳。

  2. 润滑保养:每 6 个月对减速齿轮箱加注润滑脂(按厂家推荐型号),避免干摩擦;手动机构定期涂抹润滑油。

  3. 校准与检测:每年校准位置编码器与力矩传感器,确保控制精度;检查电机绝缘电阻(≥2MΩ)。

  4. 防潮防尘:定期检查密封件老化情况,更换损坏的密封圈,防止水分、粉尘侵入内部电路。

2. 常见故障与解决方案

故障现象原因分析解决方法
执行机构不动作1. 电源未接通或相序错误;2. 限位开关误动作;3. 电机烧毁1. 检查电源与相序,纠正接线;2. 复位限位开关,调整限位位置;3. 更换电机
调节精度超标1. 位置编码器漂移;2. 减速箱齿轮磨损;3. 信号干扰1. 重新校准编码器;2. 检修或更换齿轮;3. 检查屏蔽接地,加装信号隔离器
过载保护频繁触发1. 阀门卡涩;2. 扭矩设定值过低;3. 阀杆同轴度偏差大1. 拆卸阀门清洗阀芯,消除卡涩;2. 适当提高扭矩保护阈值;3. 调整安装同轴度
反馈信号丢失1. 编码器接线松动;2. 编码器损坏;3. 控制主板故障1. 紧固接线端子;2. 更换编码器;3. 检修或更换控制主板

六、典型应用场景

  1. 石油化工:原油输送管道闸阀、储罐进出口球阀的远程控制与调节。

  2. 电力行业:锅炉给水阀、蒸汽管道截止阀的开关与调节,实现锅炉水位、蒸汽压力控制。

  3. 市政水务:自来水厂、污水处理厂的大口径闸阀、蝶阀控制,实现管网流量调节。

  4. 冶金行业:高炉煤气管道阀门、冷却水系统阀门的防爆控制。

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