浅谈电动执行机构的智能化技术发展特点

浅谈电动执行机构的智能化技术发展特点

石学欢

扬州电力设备修造厂有限公司 江苏省扬州市 225002

摘要：随着智能化一体化技术的发展，尤其近些年国内外各生产厂家智能一体化电动执行机构的不断出现，它们一改过去沿用的电动执行机构与控制箱分离的现状，使电动执行机构逐步实现了控制部分与电动机械装置的一体装配，结构更紧凑合理，并使电动执行机构的控制及调试、检修朝着更智能化和人性化的方向发展。本文介绍了电厂常规非一体化、智能一体化电动执行机构的技术特点，分析了非一体化和智能化电动执行机构的发展过程，对德国SIPOS智能电动执行机构的技术特点做了进一步的分析描述，为电厂智能化电动执行机构的应用和选型提供了一定的借鉴经验。
关键词：非一体化；智能一体化；电动执行机构；技术发展特点

1、传统型非一体化电动执行机构的特点

（1）传统的电动执行机构的动力电源一般为AC 380V，控制电源为AC 220V，电机控制是由中间控制箱进行的，中间控制箱内布置有空气开关，熔断器，就地远方切换，正反转交流接触器，热继电器，灯光，操作按钮，辅助继电器等设备及相应的电气控制回路及动力回路，电气控制回路一般是正反转控制经典回路。（2）传统型非一体化电动执行机构一般只有过流、回路接地、短路等保护，电机过流由热继电器完成，热继电器可以整定在一个适当的电流动作值。但由于热继电器本身的结构及动作原理，容易造成热继误动或不准确动作。而对三相电源缺相、电源相序不准等一般无保护措施。所以造成的电机烧毁等故障也就难免了。（3）由于控制电源一般为AC 220V电源，增加了检修人员的触电风险。电动机构的计数器为机械齿轮结构，机械齿轮久后容易磨损和跳齿，易出现计数不准，触点开关损坏等现象。
2、智能一体化电动执行机构的发展及特点

全智能执行器，国外产品有英国Rotork，德国 SIPOS、美国Limitorque等。国内电动执行机构生产厂家在引进合资的基础上，陆续推出了自己的智能一体化电动产品，如：扬州LK，Smart，瑞基RAGA，上仪，天二通系列等。国内智能一体化电动执行机构的发展过程：（1）准一体化电动执行机构：这种电动机构是将分体的控制箱控制部分装入电动机构腔内，就地增加了远程切换，就地开、关按钮及灯光回路，其他未做大的变化。其控制电源一般还是AC 220V控制，计数器齿轮及行程力矩开关等均未有发生变化，也不能实现缺相及相序保护等功能。如天津二通的部分产品。（2）准智能一体化电动执行机构：在准一体化电动机构的基础上，加入了部分保护信号回路，增加了控制板，通过微处理器控制，可以实现缺相，相序保护，温升保护等功能，控制部分采用弱电DC 24V，计数器及行程开关没大的变化。如扬州的部分产品。（3）智能一体化(全智能)电动执行机构：在以上电动机构的基础上，全智能电动机构取消了传统的机械计数齿轮及行程开关，采用霍尔效应磁脉冲计数器技术实现了无接触式计数，减少了计数机械磨损。控制采用全集成电路板控制和遥控技术，如 Smart系列等。

全智能一体化电动执行机构的一般特点：（1）全智能一体化电动执行机构取消了传统电动机构的中间控制箱，结构更加紧凑，控制指令直接连接到就地电动机构本身。电源盘直接送AC 380V电源到电动机构。这样电缆敷设相对简单、节约，使接线查线检修变得容易。（2）全方位电子保护。电动执行机构各保护由于采用微处理器等智能控制技术，相对于原来的热继电器等硬保护，保护更加可靠并有所扩展，如增加了自动相序保护,欠压保护，缺相保护，电机温度保护、电动机构过载保护、过压保护等。（3）弱电控制，连接到DCS的控制及反馈信号一般是DC 24V，正反转控制采用DC 24V 接触器，人员检修相对安全。调试检修基本上一人在就地电动装置处就可以全部完成。（4）人机接口友好，人机接口采用红外遥控式或按钮式，可以在不开盖非侵入的情况下完成电动机构的检查及调试。如电机开关方向，中断模式，电机力矩大小，行程位置，电机速度等均为软回路设置。（5）电动机构控制及动力电气回路接线简单，用户只需关心电动执行机构的外部I/O输入输出特性，按其电气原理图接入380V 动力电源线，接入内部自带24V DC电源的开或关控制指令，或模拟量指令，开关量和模拟量位置反馈等，电气控制回路即可全部实现电动机构的集成一体化开或关控制，这样对电动机构的内部硬电气回路，用户基本关注度可以更少。反馈信号继电器有多个，其输出信号接点可以通过设置任一组合信号，其输出的信号接点包含的信息也更全面，除开常规的开信号，关信号，还有其他可选的各种综合故障信息及组合故障信息等。

3、全智能一体化电动执行机构技术特点分析

现在川渝地区各个电厂全智能化电动执行机构国外产品以德国SIPOS为多，以下就针对这SIPOS电动执行机构的技术特点做简要的分析：

SIPOS全智能电动执行机构技术特点简要分析：SIPOS系列全智能电动机构的控制部分一般包括：控制板、带变频器功能的电源板、功率模块IGBT、继电器板、高精度电位器等。SIPOIS 5除具有全智能电动机构的基本特点外，还有一些其它技术特性：（1）SIPOS5智能一体化电动机构阀位检测是采用接触式(不是非接触式)高精度电位器，信号齿轮全开到全关的旋转角度不大于300°,定位准确，调试相对简单。电机装有温度传感器，方便实现电机温度保护。（2）带变频器功能的电源板，可以方便实现电机转速控制，确保在阀门中间以最大力矩开(或关)阀门，在接近或离开终点位置时自动将电机转速降低，使电机实现了柔性开或关。（3）采用IGBT模块代替传统接触器换向，取消了控制接触器，使电机换向控制变得没有磨损和接触器弧光。（4）电源具有380V三相自动相序校正，保护了电动执行机构。通过检测变频器供给电机工作的工作电压和电流就可精确测量实际的工作力矩，准确可靠。（5）带手动电动保护功能，使手动和电动操作事互相闭锁，减少事故发生。（6）SIPOS 5 Flash 调试相对简单,方便。通过按钮选择液晶显示条，调试工作可全部通过就地按钮和电位器配合完成，而非红外遥控操作，这里不再一一讲述。
4、浅述电动执行机构智能化总线控制新技术

总线控制技术是智能化电动执行机构发展的一个新趋势，总线分为DP,PA总线，PA总线主要用于智能化仪表的通讯；DP总线主要用于阀岛和控制设备，各厂家都陆续推出了其DP总线控制型电动执行机构，双路DP总线技术利用数字通讯技术，在一个总线链内可以实现多个设备的互联通讯，设备可以是电动执行机构，马达保护器，变频器，吹灰器等，一条链上总线设备地址必须唯一，不能冲突，总线接口模块可连续不间断寻址，进行设备数据查询的接收和输出，解码器在上位完成数字信号映射解码，还原为控制反馈信号，最终通过数字数据信号来交换完成常规的控制功能。总线技术通过GSD文件还可读取交换更多参数和设备信息，更能直接进一步的监控现场设备，实现全面数字化通讯。总线控制技术，由于是采用由总线柜进行回路链接，一个回路里顺序链接设备可以是十几个，每个设备不需要再从DCS连接硬回路电缆，只是设备与下一设备之间双路互联，这样就可以节约大量控制电缆成本，相对传统控制来说，查线接线量减小也节约了大量人力和检修成本。
结语：随着智能化技术的不断发展，国内国外产品现已站到同一起跑线上，随着国内智能化电动执行机构技术的不断成熟，工艺及质量水平的不断提高，国内全智能电动产品也一定会在电厂的控制及调节设备中发挥更大的作用。

参考文献：

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[4]李罡,彭贝,韩宗真,等.智能化执行机构设计研究[J].机电信息,2019,No.600(30):123-124.