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。
以电动机为动力源,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:
接收控制系统的开关量 / 模拟量信号(如 4-20mA、开关指令);
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;
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;
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。
| 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 |
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 |
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| 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) |
| 参数 | 选型意义 | 典型值 |
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| 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) |
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)。
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。
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。
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。
附加功能选择:
安装位置:
机械连接:
电气接线:
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。
电动调试:
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。
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。
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。
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)。
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。
| 故障现象 | 原因分析 | 解决方法 |
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| 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 |
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。
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。
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。
冶金行业:高炉煤气管道阀门、冷却水系统阀门的防爆控制。