工业的高速发展离不开水、气、油等流体能源的支撑, 管网是流体能源运输的主要装备, 管网系统的流量和压力控制主要通过阀门实现, 因此管网运输系统的自动化控制主要表现为阀门自动化控制。阀门自动化主要依靠的是阀门执行机构的自动化以及电动操作器的智能化发展.
1 电动执行机构和智能电动操作器
1.1 电动执行机构
1.1.1 电动执行机构
阀门执行机构是驱动和控制阀门的主要装置, 至今已发展为包括电动执行机构、气动执行机构和电液执行机构在内的三种类型, 其中电动执行机构具有清洁、可远距离传输、安装和维修方便、对新技术适应性强的特点, 因此被广泛应用于电力、石化、冶金等多个行业的生产当中。电动执行机构是以电源为动力, 通过电机带动阀门的相应动作, 因此电机的运行状态对阀门的控制具有直接影响, 要实现对阀门的精准控制, 电机控制技术十分重要。
1.1.2 电动执行机构功能模块组成
电动执行机构自动化控制功能的实现是一个复杂的过程, 需要多个功能模块的共同参与, 协调作用才能完成自动化控制操作, 如继电器模块、主控制模块、电源模块、力矩检测模块、远程开关量控制模块、电机内温度检测模块、现场总线模块、遥控器模块以及其他功能模块等。
1.2 智能电动操作器
电动执行机构在工作过程中信号的传输、调节参数的切换、状态显示、控制量输出等功能都需要通过操作器完成。操作器安装在控制台上, 具有位置反馈信号保护、电限位和无扰动切换等一系列功能。智能电动操作器是对原有基础上的升级和改进, 除保留了原有的基本功能外, 还增加了力矩限位、自动识别故障等智能化功能。当调解器或阀位反馈信号出现异常时, 智能电动操作器可由自动方式切换为手动方式, 直至故障排除后才会切换为自动工作方式。
2 电动执行机构和智能电动操作器的应用实践
2.1 电动执行机构的自动化实现
电动执行机构的自动化主要是对电机的精准控制, 电机的制动性能较高, 主要是采用了高耐磨阻尼棒的制动系统;电机的启动电流与电机的堵转电流在数值上相等, 但两种类型的电流持续时间不同。启动电流与电机的容量有关, 容量大的电机, 其启动电流就大, 一般最大值出现在电机接通电源后0.02s内, 随着连接时间的延长, 电流值呈规律递减;电机的堵转电流不会随着时间的推移而改变。因此, 通过对电机电流的连续采集, 根据电流值的变化情况区分该电流是否为工作电流;根据电流是否出现衰减现象区分该电流是启动电流还是堵转电流。如果电机处于堵转张贴, 智能电动操作器就会发出指令, 切断电机的电源, 有效的保障了关紧阀门功能和阀杆保护功能的同时实现。
2.2 智能电动操作器的应用分析
智能电动操作器的主要芯片使用单片机中的AT89C52, 模拟开关选用两片CD4051, 采用差动放大方式对模拟信号进行放大;用一片“D/A”芯片可完成“A/D”和“D/A”的转换, 转换方式用逐次比较的方法。智能电动操作器的控制程序用汇编语言编写, 程序初始化主要是对单片机中的定时器、计数器进行初始化。读取存储在EPROM中的数据主要包括电限位上下限的设定数据、位置反馈误信号的设定数据、调节误信号的设定数据以及力矩限位的设定数据等。以上数据可由键盘进行输入、修改, 修改后的数据即可作为智能电动操作器的执行依据;同时系统还能将修改后的参数值自动存储到AT89C52中的RAM中, 以便于后期计算使用。
在超限报警子程序中, 当力矩限位或电限位超出设备设定参数时, 智能电动操作器会立即发出报警信号, 同时发出切断指令, 使电机与交流电源之间的连接中断;而发光二极管也会发出信号, 该信号是工作人员判断报警信号来源的主要依据。工作人员可根据二极管信号提示, 判断故障是力矩超限还是电限位超限。阀位反馈报警信号后, 会根据实际情况执行预定设置的三种操作:原样维持、关闭阀门或开启阀门, 具体执行情况可根据发光二极管的指示进行判断。智能电动操作器具有自诊断功能, 若调节信号经自诊断为措施信号时, 保护功能启动, 将操作器的工作方式由自动控制状态切换为手动控制状态, 只要设备功能没有回复正常, 智能电动操作器就一直维持手动控制状态;而故障解除后, 工作方式可利用“手动/自动”切换键任意切换。
智能电动操作器性能相对于传统电动操作器的性能来说有了很大提升, 具有广阔的应用空间。该设备属于机电一体化设备, 控制功能由电子电路模块完成, 而机械传动仍由动力传动和输出完成。
3 结语
随着自动化技术在工业领域的不断应用, 工业生产系统中的阀门控制装置也逐渐实现了自动化。电动执行机构和控制器的智能化, 提高了阀门控制的精准度, 对液体流量和压力的控制精度达到了更高水平, 不仅有利于企业的安全生产, 还有利于提升能源的利用效率, 为企业经济效益的实现提供技术保障。
摘要：工业的发展离不开流体能源的支撑, 而流体能源的运输主要通过管网系统实现, 要实现流体流量的自动化控制, 就需要对管网的阀门执行机构进行自动化处理。本文主要对电动执行机构及智能电动操作器的原理及应用进行简要说明, 希望能对使用者提供一定帮助。
关键词：电动执行机构,智能,操作器,实践
参考文献
[1] 王丽.电动执行机构及智能电动操作器的探讨和实践[J].中国设备工程, 2003, 11:28-29.
[2] 申建军.智能电动执行机构的研究[D].重庆大学, 2006.