3810L型系列直行程全电子式电动下展放料阀

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之前介绍SAF2507双相不锈钢高压自力式调节阀，现在介绍3810L型系列直行程全电子式电动下展放料阀介绍一种由直行程电子式电动执行器和放料阀组成的电动放料阀,该阀几乎具备放料阀本身所要求的各种动作变换功能以及阀开度信号功能和手动功能。阀的开启和关闭速度、输出轴的转动力矩,取决于电动机的转速、功率和传动机构的传动比。执行器由控制器、传动机构、开度检测机构、联结机构与手动机构组成,可实施远程操作或就地放料。电动执行机构是自动化系统中的一种执行部件，可分为直行程和角行程两大类。其接收控制系统或调节器送来的控制信号，改变操纵变量，按设定要求转换成直线位移或角位移驱动调节阀，从而实现过程控制或系统的自动调节。

3810L型系列直行程全电子式电动下展放料阀微机控制技术、微机械技术的应用，出现/微机+随动系统0结构模式的微机型电动执行机构，由微处理器完成信号传递、调节规律的综合、调节参数切换、状态指示、控制量的输出等功能。以下叙述一种采用智能型控制器的直行程电动执行机构，操纵放料阀组成电动放料阀，在实际使用中取得较为满意的效果。

1、电动放料阀工作原理
电动放料阀由直行程电子式电动执行器与放料阀组成，见图1。以220V交流单相可逆异步电动机(含齿轮减速)为执行器，也常采用宜于带冲击载荷周期性工作的电动机，如高转差率AOC型封闭环吹式三相异步电动机。

智能控制器为电动执行器设置智能比例式伺服电路，接收控制系统或调节器的DC4～20mA或DC1～5号，经A/D转换送至CPU进行运算处理，同时CPU与来自电动执行机构的开度信号及上、下限位置进行比较后驱动电机转动，通过齿轮减速后推动输出轴作上、下位移，终实现输入信号对电动执行机构输出位移的控制。此外，电动执行机构输出当前的实际位置经CPU处理及D/A转换后，以标准的4~20mA信号输给用户作其他用途。放料阀按结构分为上展式和下展式，其运动件阀杆通过锁紧螺母联接阀芯，阀芯贴合阀芯座呈密封状态，保证腔内料液不泄漏。阀杆接受电动执行器输出轴上、下位移，使阀芯实施开或关动作，达到自动放料的目的。

电动放料阀结构图

图1 电动放料阀结构图

放料阀通常与反应釜配套使用，一般设计阀芯座兼备釜底法兰功能，即借助釜底法兰焊在反应釜上。如此容易产生焊接变形，导致阀芯与阀芯座密封不良，甚至失效。所以放料阀设计应考虑釜底法兰焊接变形的现实，宜将阀芯座的密封性能和釜底法兰的联接功能分离，如图1所示，可有效地避免阀芯座因现场安装施焊所产生的变形。

2、电动执行器结构
如图2示，电动执行器主要由智能型控制器、传动机构、开度检测机构、联结机构和手动机构组成，实施信号接收、转换、运算，指令电动机运转，通过同步带传动螺旋套转换为输出轴的往复运动。与此同时，开度检测机构将输出轴位移反馈给智能型控制器，组成闭环操作过程。联结支架使执行器和放料阀联成一体，断电情况下可手动。

电动执行器

图2 电动执行器

2.1、执行器传动机构

传动机构主要由动力螺旋套与输出轴组成。电动机通过同步带驱动动力螺旋套，套内壁加工牙根强度高、螺纹副对中性与工艺性良好的梯形螺纹。传动输出轴的止转销在动力套直线形销槽内定位，并随传动螺旋移动。螺旋套通过滚动轴承置于动力套中，由此实现螺旋套的旋转运动转换为输出轴的直线位移，见图3。

执行器传动机构
图3 执行器传动机构

异步电动机容许较大超载力矩，如高转差率电动机，其起动力矩可超过公称力矩2.2～2.3倍。闭路阀内，大载荷产生于阀门关闭的末期或开启初期，通常时间甚短。选用电动机宜考虑过载系数。

2.2、执行器阀位检测机构

输出轴止转销联接阀位反馈机构，将输出轴的直线运动位移(阀芯开度)经齿条、齿轮反馈给精密导电塑料电位器(具有齿隙补偿机构)，由电位器转换成电信号再反馈给控制器。当来自控制系统或调节器的输入信号和阀芯的开度信号之差为零时，电机将停止工作。执行机构位置的给定值与实际值的比较，是在微处理器的电子电路中进行。微处理机和功能模块可以进行不同的组合，实现指示、报警、行程限定、分程控制等功能。

输出轴限位置控制由凸轮执行，见图4。当状态开关设定/正动作状态0时，将输入信号缓慢减小至3.7～3.95mA，调整并紧固限位凸轮，使限位开关动作，输出轴停止向上运动;当状态开关设定/反动作状态0时，将输入信号缓慢增大至20.2～20.5mA，调整并紧固限位凸轮，使限位开关动作，输出轴停止向上运动，从而实现输出轴上升位置的限位。

同样，改变输入信号，确认阀杆不动时，继续增大或减小输入信号，使输出轴内弹簧压缩。当输出轴下降约1mm，调整凸轮，限位开关动作，输出轴停止向下运动。即设定1mm，执行器达到额定输出力。由此实现输出轴下降位置的限位。

2.3、执行器联结机构

输出轴和阀杆连接
图5 输出轴和阀杆连接

通过支架将执行器和放料阀联接，并由开合螺母将执行器输出轴和阀杆联接，开合螺母带指针，支架设标尺，可指示输出轴或阀杆位移。如图5所示。

3、电动执行器传递函数
由控制系统或调节器给出的DC4～20mA电流信号Is，借助I/V转换为电压信号Us;齿轮减速输出的直线位移信号X经位置检测机构形成反馈信号Uc送给控制器，形成位置反馈信号Uf;Us和Uf两个信号经过一个继电型非线性环节控制电机运转，电机驱动齿轮减速传动机构产生相应位移。因I/V转换相当于一个比例环节，较容易计算，可以不考虑。所以电动执行机构允许简化为继电环节和传递函数两部分组成的闭环控制系统。该闭环控制系统以电压信号Us，即I/V转换后信号为输入，位置反馈Uf信号为输出。其中传递函数由电机、减速机构和位置反馈机构组成。

3.1、传递函数的形式

从分析电动执行器的各个组成部分出发，终导出以供电压为输入、反馈电压为输出的时域模型

和开环传递函数

3.2、开环传递函数的参数

系二阶常微分方程，它的解为：

式中：(c1、c2为待定常数)。二阶常微分方程的解的图形可用传递函数仿真图表示。分析方程的解，当时间t很大时， 项很小，可以忽略。所以时间t较大时，uf近似一条直线，在uf上取两点作直线，可求出R、B的值。由此便捷求出执行机构的传递函数。

电动放料阀技术参数

电动放料阀主要零件材料

4、电动执行器的可靠性
电动执行器的可靠性指在规定的条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。寿命期内可靠性规律是研究基础，取决于早期失效、随机失效与耗损失效。常用可靠度R表征完成规定功能概率，实际使用时以平均*时间 表征，并作为电动执行器可靠性指标。电动执行器可靠性一般受下列因素制约：系统的选择与设计，元件/器件适用性，动作参数，机械构造，制造技术，装配精度，运行维护水准及备品性能等。
4.1、电动执行器故障特征

提高电动执行器可靠性，应尽量减少和消除故障。其实故障显示多样性，例如某一元件失灵、系统元件/器件综合因素以及电气或过程控制因素等。调试阶段故障。新电动执行器的故障较为复杂，其特征是设计、制造、安装及管理等交织在一起，出现动作不平稳、定位精度达不到要求等故障。运行初、中期故障。常见限位开关易失灵等。一般进入运行中期，系统元/器件处于上佳运行状态，故障率较低。运行后期故障，各元/器件工作频率和负载出现差异，易损件先后磨损，出现阀位反馈接触不良、定位精度差、稳定性下降。效率明显降低，故障率逐渐增大。至此应予以全面维修。电动执行器的偶发故障一般较难预测，定期检查、掌握某阶段维护资料和履历数据，有利于故障判断。

381L电子式电动执行器 概述

3810L(3810LX)型系列直行程全电子式电动执行器，是以AC220单相交流电源作为驱动电源，直接接受来自DCS、PLC系统或调节仪表操作器的DC4～20mA、DC0～10mA或DC1～5V控制信号来运转的全电子执行机构。电子式控制单元采用的混合集成电路，被设计成匣子形状3810L直行程电子式电动执行器    3810LX防爆型直行程电子式电动执行器381电子式电动执行器381LSC-99，是以AC220单相交流电源作为驱动电源，直接接受来自DCS、PLC系统或调节仪表操作器的DC4～20mA、 DC0～10mA或DC1～5V控制信号来运转的全电子执行机构。

产品特点：

1、执行器设计有伺服系统(无需另配伺服放大器)，只需接入DC4～20mA(或DC1～5V)信号和AC220V单相电源即可工作。内设接线端子，接线极为简单方便。

2、执行器的关键部件—控制器，采用的混合集成电路，用树脂密封浇铸，外形为匣状，体积小，可靠性高。

3、驱动量的反馈检测采用高性能导电塑料电位器，分辨率＜0.4%。

4、具备自诊断功能，当发生故障时，控制器上的指示灯会立即发出指示信号。

5、用状态选择开关可以设定断信号时，(阀芯处于全开，全闭或自锁状态)。

6、用状态选择开关可以设定(正、反动作)。

7、用状态选择开关可以设定输入信号为(DC4～20mA或DC1～5V)。

8、调整工作零点(始点)和行程(终点)简单易行。

9、当突然断电时，能确保阀芯自锁。

10、采用同步皮带传动，有效降低了噪音。

11、延时保护功能，额定负载时，能实行状态自锁，故障发生时，能立即起动保护，并可反向运行取消延时保护。

直行程电子式执行机构：381LSA-08，381LSA-20，381LSB-30，381LSB-50，381LSB-65，381LSB-99，381LSC-160，381LSC-260，381LSD-400
二、381L电子式电动执行器 产品特点

1、执行器设计有伺服系统（无需另配伺服放大器），只需接入DC4～20mA（或DC1～5V）信号和AC220V单相电源即可工作。内设接线端子，接线极为简单方便。
2、执行器的关键部件─控制器，采用的混合集成电路，用树脂密封浇铸，外形为匣状，体积小，可靠性高。
3、驱动量的反馈检测采用高性能导电塑料电位器，分辨率＜0.4%。
4、具备自诊断功能，当发生故障时，控制器上的指示灯会立即发出指示信号。
5、用状态选择开关可以设定断信号时，（阀芯处于全开，全闭或自锁状态）。
6、用状态选择开关可以设定（正、反动作）。
7、用状态选择开关可以设定输入信号为（DC4～20mA或DC1～5V）。
8、调整工作零点（始点）和行程（终点）简单易行。
9、当突然断电时，能确保阀芯自锁。
10、采用同步皮带传动，有效降低了噪音。
11、延时保护功能，额定负载时，能实行状态自锁，故障发生时，能立即起动保护，并可反向运行取消延时保护。

6.3 零位调整和行程调
见图 7 和图 5，调整时应行零位调整, 即输出轴位于下端 （阀芯关闭） 时的位置调整，然后进行行程调整，即输出轴位于上端（阀芯开启）时的位置调整，因为零位调整时将会同时改变输出轴的上端位置，而行程调整时，不会改变已调整好的“零位”,所以；应行零位调整然后进行行程调整。顺时针旋转“零位”调整电位器，输出轴上升；逆时针旋转，则输出轴下降。 顺时针旋转“行程”调整电位器，行程扩大；逆时针旋转，则行程缩小。 6.4 输出轴限位置调整
若输出轴的限位调整不当 (限位开关过早动作), 则会影响行程调整，所以在输出轴做行程调整之前, 为了不使限位开关过早动作, 应先松开限位凸轮上的固定螺钉, 使限位开关的动作向后推迟(见图8) a)输出轴上升位置的限位调整
当状态开关设定为“正动作状态”时, (即随着输入信号的减小,
输出轴向上运动), 将输入信号慢慢减小，当输入信号处于3.7mA~3.95mA范围时, 调整并紧固好外侧限位凸轮, 使限位开关动作, 输出轴停止向上运动。
·当状态开关设定为“反动作状态”时，（即随着输入信号的增大， 输出轴向上运动), 将输入信号慢慢增大，当输入信号处于20.2mA~20.5mA范围时， 调整并紧固好外侧限位凸轮,使限位开关动作,输出轴停止向上运动。 b)输出轴下降位置的限位调整
·当状态开关设定为“正动作”时， (即随着输入信号的增大， 输出轴向下运动)，将输入信号慢慢增大，当输入信号处于 20mA 时,确认阀杆不动，即阀芯被关闭，继续将输入信号慢慢增大，使得输出轴内的弹簧被压缩， 当输出轴下降约T=1mm时（见图9）,调整并紧固好内侧限位凸轮, 使限位开关动作, 输出轴停止向下运动，即设计保证T=1mm时，执行器达到额定输出力。
·当状态开关设定为“反动作状态”时,（即随着输入信号的减小, 输出轴向下运动）,将输入信号慢慢减小，当输入信号处于4mA时，确认阀杆不动, 即阀芯被关闭,继续输入信号慢慢减小，使得输出轴内的弹簧被压缩，当输出轴下降约T=1mm时（见图9）, 调整并紧 固好内侧限位凸轮，使限位开关动作, 输出轴停止向下运动，即设计保证T= 1mm 时 ，执行器达到额定输出力。
10
* 当输入信号为20mA或4mA时，若阀杆还能继续运动，则应松开开合螺母，重新调整输出轴下端与阀杆上端之间的距离（加大距离）。
* 当输入信号为小于20mA或大于4mA时，若阀杆已确认不动，同样也应松开开合螺母，重新调整输出轴下端与阀杆上端之间的距离（减小距离）。

6.5 限位凸轮的调整方法
关闭电源，慢慢转动已松开固定螺钉的限位凸轮，使其压迫限位开关，当确认限位开关已动作后（限位开关动作时会发出咔嚓声) ，用固定螺钉将限位凸轮固定。接通电源后,反复动作,直至输出轴的上, 下限位调整符合要求。一般出厂已调好, 请勿擅自调整，以防超限损坏。

6.6 灵敏度的调整（灵敏度电位器）
虽然出厂时按规定进行调整, 但到现场整体调整中产生震动或开始运转之后, 回路本身产生振荡时，应重新调整灵敏度。见图7，调整“灵敏度”电位器。顺时针旋转，灵敏度增高；逆时针旋转，灵敏度降低。
9 故障和解决方法
具 体 故 障不动作、电源灯不亮不动作、电源灯亮，
输入信号灯不亮
原 因
没有输入电源
输入信号无
输入信号 +、-极性接反电源不符或电压低输入信号错误
热保护动作（周围温度高或使用频率高或电容击穿）电动机断线
电机、电容、电位器各插头接触不良
输入信号有交流干扰灵敏度过高
电位器及电位器配线不良阀位反馈信号线接触不良或断线
解 决 办 法
接好电源检查使之正确
检查使之正确检查电压使正常
输入信号选择开关拔正确降低周围温度，降低使用频率和灵敏度或换电容更换导线或连好导线接好相应插头
检查输入信号消除干扰，或输入端并470μF/25V电容调整灵敏度电位器降低灵敏度检查使之正常
电机不起动，电源灯亮，输入信号灯亮
电机振荡，发热
阀位反馈信号无阀位反馈信号太大、太小
到限位后电机不停止执行器动作呈步进、爬行现象
检查阀位反馈信号线
电位器安装不良
零位和行程调整不良上、下限凸轮调整不当限位开关故障
限位开关配线不良操作器来信号的动作时间不正确
过大负载而过载保护热保护动作
零位和行程调整不良调节阀内有异物填料压盖拧得过紧电机电压不足
电源电压低或不符填料压盖拧得过紧阀门内部发生意外
检查电位器安装
调整好零位和行程电位器更新调整限位凸轮更换限位开关
正确连接限位开关配线检查使之正确
检查调节阀排除过负载
排除过负载或降低环境温度调整好零位和行程电位器手动操作也费劲则拆卸阀松动压盖
检查电压使之正常松动压盖
拆卸阀门检查
电机发热、运转途中自行停止
控制灵敏度降低，电机力矩减小手动操作费力

动作原理
上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色电动执行机构是以220V/380V.AC为驱动电源，接受计算机、调节器或操作器的4～20mA.DC或1～5V.DC输入信号来工作的全电子式电动执行器。电子控制单元采用集成电路制做，称为控制模块，本身具有伺放功能。控制模块部分接受的输入信号和开度检测部分的开度信号相比较并放大，向消除其差值的方向驱动和控制电机。电机的旋转通过驱动皮带轮，同步皮带传给被动皮带轮，使旋转套转动。输出轴带有防止转动的止转销，因此螺旋套的转动带输出轴上下方向运动。执行器用开度检测部件进行检测，通过齿条齿轮传动传给精密电位器。精密电位器的动作变换为电信号，作为开度信号反馈给控制模块部分，其结果使得来自计算机调节器或操作器的信号和开度信号之间的偏差被减小。当偏差消除时控制部分令电机停止在该位置上。由于精密电位器采用带复位弹簧的导电塑料方式的无隙接触。所以齿条齿轮及正齿轮的齿隙被抵消，可随时检测出准确位置，而且精密电位器寿命要比饶线式电位器长几十倍，保证了工作可靠性。
二、381/361/341系列电动执行机构的功能特点：
1、可以带过载保护单元。当阀门卡死或过负荷等原因造成电动机电流过大时，过载保护单元动作切断电动机电流，起到保护作用。故障消除后，执行器仍可正常工作。
2、电动机内部有温度保护开关。当电动机内部温度超过容许温度时，开关动作自动断开绕组电源，从而保护电动机不烧毁，执行器正常运作。
3、执行器控制模块采用的混合集成电路，树脂浇铸固化，可靠性高、防潮、防震（341无控制模块）。
4、执行器本身具有伺服功能，无需外加伺服放大器（341直接用220V电源控制）。
5、执行器电机内部装有温度保护开关。
6、电机内部装有机械阻尼制动。
7、执行器用电位器调整零点、行程、灵敏度方便易行（341无此项）。
8、用功能开关任意选择正、反的动作，选择断信号的三种保护状态（自销、全开、全关）（341无此项）。
9、执行器关闭时有保证额定输出负荷的装置（角行程时为选择项）。
10、断电源后，执行器自锁。

三、电动执行机构的组成及功能
电动执行机构由电机、减速器及位置发送器3部分组成。
1 电机
电机是接受伺服放大器或电动操作器输出的开关电源，把电能转化为机械能，从而驱动执行器动作。
2 减速器
减速器是将电机的高转速、小转矩转换为低转速、大转矩的输出功率，驱动输出臂转角限制在90°范围内，产生的扭矩通过联杆驱动阀板开启。
3 位置发送器
是通过连杆产生轴向位移，改变铁芯在差动变压器线圈中的位置，使差动变压器输出对应位置的电压转换成标准的直流电流信号（4~20mA）。减速器输出轴的转角位移与位置发送器的输出电流呈线性关系。
四、根据现场控制要求确定电动执行机构
电动执行器的控制模式一般分为开关型（开环控制）和调节型（闭环控制）两大类。
（1）开关型（开环控制）。开关型电动执行器一般实现对阀门的开或关控制，即阀门要么处于全开位置，要么处于全关位置，此类阀门不需对介质流量进行控制。特别值得一提的是开关型电动执行器因结构形式的不同还可分为分体结构和一体化结构。分体结构和一体化结构是属于互补型，一体化结构适合控制系统工艺要求简单的情况，容易诊断故障，价格比较低；分体结构难度高，容易出现故障且不容易诊断维修，同时价格贵。由于矿山自动控制系统中的水系统控制通常集中一个地方，现场的电装设备与其他控制设备通过信号发送相互连接，控制整个系统。这种情况采用采用一体化结构电动执行器比较合理，不容易出现电动执行器功能与系统控制设计不匹配等现象方面的故障。因此，在确定电动执行器选型时必需对此做出说明，不然经常会发生在现场安装时与控制系统冲突等不匹配现象。
（2）调节型（闭环控制）。调节型电动执行器不仅具有开关型一体化结构的功能，它还能对阀门进行控制，从而调节介质流量。其中控制 信号包括电压、电流，常见的控制信号有电压信号（0～5V、1～5V）和电流信号（4～20mA、0～10mA）。在矿山企业的工艺现场中，对于工艺都是精度比较高，自动控制系统的压力或者水流量都会对生产条件造成很大影响，采用调节型电动执行器。在遇到线路故障造成控制信号丢失时，可以启闭到设定的保护 值。因此在选择电动执行器时，必须明确控制信号的参数和类型。也就是调节型电动执行器的工作形式，但是现实中很多产品在出厂后并不能进行修改。奥美阀控生产的智能电动执行器可以通过现场设定进行灵活修改，并可设定任意位置（0~99%）为保护值。图2为奥美阀控生产的智能型电动执行器的结构示意图。
（3）根据阀门输入的扭力确定电动执行器的输出扭力阀门启闭所需的扭力决定着电动执行器选择多大的输出扭力，一般由使用者提出或阀门厂家自行选配，作为执行器厂家只对执行器的输出扭力负责，阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定。阀门实际运行中，启闭的瞬间需要大的扭力，阀门开启后，在较长的运行中需要的扭力要小于起闭时的扭力，虽然阀门运行扭力小于起动扭力，在选择电动执行器时要保证运行扭力大于阀门的扭力，只有这样才能保证阀门的正常工作。因此电动执行器必需选择一个合理的扭力范围。
（4）根据所选电动执行器确定电气参数不同型号及不同厂家的执行器其电气参数也有所不同，电气参数主要是额定电流、二次控制回路电压及电机 功率等，设计师在选型时只需要确定这几项。如果忽略电气参数，会造成电机阀门工作时出现跳闸、保险丝断裂及其他故障。比如由于一般模拟量控制是0~10mA、1~5V，还有4~20mA等，一般调节型（一体化）电动执行器都可以用模拟量控制；开关量控制一般开关量控制信号是“开”“关”指令信号，也有可能还有“停”指令信号，并分为几种：无源、24VDC、220VAC，如果开关量为220VAC，则需要配伺服放大器。如果执行器控制没有用伺服放大器，则选用220VAC开关型的电动执行器时，需要注意执行器电机功率一定要小于提供的这个220V开关量功率。
10 订货须知
订货时请注明产品型号、规格、输出力以及支架代号或匹配调节阀通径是否带保护装置。
特殊支架可根据用户需要配给。

电动放料阀外形连接尺寸

5、结束语
电动放料阀就技术层面而言，需提高电动执行器可靠性，应视使用场合为放料阀设计阀芯座。为了适应自动控制需求，电动执行器具有众多功能和优良运行特性，例如信号处理、力矩控制、行程调整等，增大系统结构的复杂性。为了保证这些功能与运行特性在使用时实现，导致可靠性问题更加突出。

自动控制系统中，电动执行器是实现自动控制的执行器件，如果选择不当或质量不过关，即使有的控制思路、高超的控制策略也难以达到预期的控制效果。其可靠性受各种复杂未知因素的影响与制约，表现形式亦多种多样。因此电动执行器的故障诊断、预防措施、纠错技术应更完善、达到故障定位更准确、维修更容易、操作调整更简便之目的。与本产品相关论文：电动通风蝶阀在煤矿粉层应用