介紹智能型YLM系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理和結(jié)構(gòu)，分析比較電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述YLM系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，最后說(shuō)明電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直行程和角行程2大類(lèi)，直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成與輸入信號(hào)成比例的直線位移去帶動(dòng)閥門(mén)、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。隨著微電子技術(shù)、微機(jī)械技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以微處理器作為主控器件，并配有功率控制單元、故障診斷報(bào)警單元、人機(jī)對(duì)話單元，可進(jìn)行閉環(huán)控制;具有數(shù)字通信接口;調(diào)試時(shí)具有非侵入特性，即在不打開(kāi)電氣箱蓋的前提下可設(shè)定各種運(yùn)行控制參數(shù)。

1、工作原理與結(jié)構(gòu)

　　(1)工作原理

　　YLM系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以單相交流伺服電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置的位置伺服機(jī)構(gòu)，其系統(tǒng)見(jiàn)圖1。該電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理為：接受來(lái)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸入4～20mADC控制信號(hào)Ii與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋信號(hào)If并將其比較放大，當(dāng)Ii與If之差超過(guò)死區(qū)Σ，電動(dòng)機(jī)接通電源，以恒速旋轉(zhuǎn)經(jīng)減速器變?yōu)檩敵鲚S故軸向直線位移。在位移的同時(shí)，位置發(fā)送器輸出1個(gè)與位移成比例的位置反饋信號(hào)If，當(dāng)Ii與If之差小于死區(qū)Σ時(shí)，切斷電動(dòng)機(jī)電源使之停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出軸穩(wěn)定在一定位置上，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。若電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)增大，則輸出信號(hào)與反饋信號(hào)的偏差為正極性，電機(jī)正轉(zhuǎn);反之則偏差為負(fù)極性，電機(jī)反轉(zhuǎn)。死區(qū)E值可在設(shè)置時(shí)改變。

圖1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)框圖

　　(2)控制器

　　電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器采用目前流行的PIC系列單片機(jī)為主控元件，同時(shí)采用無(wú)觸點(diǎn)輸出方法，具有壽命長(zhǎng)、工作可靠、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)輸入控制信號(hào)4～20mADC時(shí)經(jīng)光電隔離及A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，將其送至CPU進(jìn)行處理，CPU再根據(jù)執(zhí)行

　　機(jī)構(gòu)輸出軸的當(dāng)前位置(即反饋量)進(jìn)行比較來(lái)決定電機(jī)的啟/停及轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并通過(guò)接口電路來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，CPU不斷地從傳感器上采集執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的當(dāng)前位置并與給定量進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸位移的控制。

　　(3)減速機(jī)構(gòu)

　　減速器是電機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的減速器機(jī)構(gòu)由多個(gè)平齒輪、螺旋機(jī)構(gòu)和手操機(jī)構(gòu)組成，自動(dòng)操作時(shí)，交流伺服電機(jī)通過(guò)齒輪組傳動(dòng)梯形螺母從而傳輸軸在導(dǎo)管中來(lái)回移動(dòng);手動(dòng)操作時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪從而帶動(dòng)齒輪組至梯形螺母使傳輸軸位移，輸出軸的極限尺寸由導(dǎo)管長(zhǎng)度決定。

2、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

　　(1)3種執(zhí)行機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

表13種執(zhí)行機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　因此，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于其突出的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、輕工等工業(yè)部門(mén)的自動(dòng)控制領(lǐng)域。

　　(2)YLM系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

　　YLM系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)特別適合擋板的可靠定位，適用于燃燒控制閥門(mén)、葉片、變速驅(qū)動(dòng)或其他直行程應(yīng)用場(chǎng)合。目前，YLM系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)已成功應(yīng)用于多家電廠鍋爐的2次風(fēng)門(mén)上，幾年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐表明，執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、效果良好。

　　YLM系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以接受無(wú)源觸點(diǎn)(如DCS系統(tǒng)的DO)控制、4～20mA模擬量控制和220VAC有源開(kāi)關(guān)量控制等3種控制;在故障狀態(tài)下可以保持在全開(kāi)、全關(guān)或原位置。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1)制造工藝復(fù)雜，加工精良，具有體積小、重量輕、耐高溫和安裝方便的優(yōu)點(diǎn);

　　2)結(jié)構(gòu)上采用具有雙重自鎖功能、雙重防水、雙重推力保護(hù)和自潤(rùn)滑的部件，即使處于惡劣環(huán)境，執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍可以正常工作;

　　3)電路控制設(shè)計(jì)采用逐步接近既定目標(biāo)值方法，可提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作精度防治過(guò)沖震蕩，并采用全隔離電路可提高抗干擾能力;

　　4)采用防死機(jī)技術(shù)，工作環(huán)境溫度范圍為-25℃～80℃，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可長(zhǎng)期地穩(wěn)定工作。

　　此外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)還具斷信號(hào)以調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)卡死等故障保護(hù)、狀態(tài)的顯示及接點(diǎn)輸出功能。

3、展望

　　隨著各種新技術(shù)的快速進(jìn)步，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)正朝小型化、一體化、數(shù)字化、智能化、總線化和網(wǎng)絡(luò)化方向大步邁進(jìn)，控制精度將越來(lái)越高，使用環(huán)境越來(lái)越廣。然而，國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品的品種、控制精度、工藝水平、可靠性、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面還有較大差距，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還很少，亟需努力找出差距，盡快縮短國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與世界先進(jìn)水平的差距，更好地滿足工業(yè)控制的需要。