Atuador elétrico de várias turnos: princípio, aplicação

No campo da automação industrial moderna, Atuadores elétricos de várias turnos , como um dispositivo de acionamento importante, desempenha um papel indispensável. Eles podem converter com eficiência energia elétrica em rotação mecânica, controlar com precisão a operação de vários equipamentos e são amplamente utilizados em muitas indústrias, como energia, indústria química e conservação de água. Com o avanço contínuo da tecnologia, os atuadores elétricos de várias turnos alcançaram melhorias significativas no desempenho, função e inteligência, fornecendo uma forte garantia para a operação eficiente, precisa e segura da produção industrial.

O que é Um atuador elétrico de várias turnos?

Um atuador elétrico de várias turnos é um dispositivo de controle automático que pode converter energia elétrica em saída de movimento de rotação de várias turnos. É usado principalmente para acionar o equipamento que requer várias voltas de rotação para obter abertura completa, fechamento completo ou ajuste preciso. Os objetos de aplicação mais comuns são várias válvulas, como válvulas de portão, válvulas de parada, válvulas de êmbolo, etc., diferentemente dos atuadores elétricos parciais que podem atingir apenas 90 graus ou menos de 360 graus de rotação, multi-turnos atuais para obter uma rotação contínua de múltiplas turnos (geralmente mais de 1 turno), que se encontra.

Princípio de trabalho de Atuador elétrico de várias turnos

O princípio de trabalho do atuador elétrico de várias turnos é baseado na operação coordenada do acionamento do motor e da transmissão mecânica. Pegue o atuador elétrico comum de várias turnos com base no motor assíncrono trifásico como exemplo:

l Entrada de energia : Quando a energia é ligada, o motor assíncrono trifásico começa a funcionar e produz energia mecânica rotativa de alta velocidade. A velocidade de rotação do motor é geralmente alta, geralmente entre várias centenas e várias milhares de rotações por minuto, mas seu torque de saída é relativamente pequeno.

l Unidade de redução : Como a abertura e o fechamento de equipamentos, como válvulas, requer um torque grande e uma velocidade baixa, é necessário um mecanismo de redução para corresponder às características de saída do motor. O mecanismo de redução é geralmente composto de engrenagens de worm, conjuntos de engrenagens e outros componentes. A rotação de alta velocidade do motor é transmitida pela engrenagem de minhocas ou conjunto de engrenagens e a velocidade é gradualmente reduzida, enquanto o torque é aumentado de acordo com a taxa de transmissão. Por exemplo, através da transmissão da engrenagem de worm, a saída de alta e baixa velocidade do motor pode ser convertida em uma saída de baixa e alta velocidade do eixo de saída, para que o eixo de saída possa acionar a válvula a uma velocidade e torque adequados.

l Operação da seção de controle : A seção de controle é o núcleo do atuador elétrico de várias turnos. Ele recebe sinais de controle do sistema de controle, como sinais de corrente de 4-20mA, sinais de tensão de 0 a 10V ou sinais de comunicação digital. Esses sinais representam os requisitos de comando para a posição de saída ou ação do atuador. A seção de controle compara o sinal de controle recebido com o sinal de posição real alimentado pelo dispositivo de feedback de posição interna do atuador e gera instruções de controle com base nos resultados da comparação para controlar o dianteiro, o reverso ou a parada do motor. Por exemplo, quando o sinal de controle exige que a abertura da válvula aumente, se a abertura real da válvula for menor que o valor definido, a seção de controle controlará o motor para girar para a frente, acionando a válvula para girar na direção de aumentar a abertura; Quando a abertura real da válvula atingir o valor definido, a seção de controle controla o motor para parar de funcionar.

l Feedback da posição : Para que o sistema de controle saiba o status de execução do equipamento em tempo real, o atuador elétrico de várias turnos está equipado com um dispositivo de feedback de posição. Os dispositivos de feedback de posição comum incluem potenciômetros, codificadores, etc. Quando o eixo de saída do atuador aciona o equipamento (como uma válvula) para girar, os componentes do dispositivo de feedback de posição também girarão de forma síncrona, convertendo a posição real do equipamento em um sinal elétrico ou sinal digital para voltar à parte de controle ou sistema de controle remoto. Através do feedback da posição, o sistema de controle pode entender com precisão a abertura do equipamento e obter controle preciso e monitoramento do equipamento.

Classificação de Atuadores elétricos de várias turnos

1. Classificação pelo tipo de motor de unidade

l Tipo de acionamento do motor CA : Os mais amplamente utilizados e comuns são motores assíncronos AC trifásicos e motores CA mondeásicos. Os motores assíncronos de três fases têm as vantagens de estrutura simples, operação confiável, baixo custo e alta potência de saída. Eles são adequados para ocasiões com altos requisitos de torque de saída e cargas grandes, como o acionamento de grandes válvulas industriais. Os motores CA mondeásicos são frequentemente usados em alguns pequenos atuadores elétricos de várias turnos, adequados para cenários de aplicação com baixa potência e baixos requisitos de energia, como pequeno controle de válvulas em edifícios civis.

l Tipo acionado por motor CC : Os motores CC têm um bom desempenho de regulação de velocidade e podem obter controle de velocidade relativamente preciso. Em algumas ocasiões, em que a precisão da regulação da velocidade do atuador é alta e é necessária uma rotação de partida e parada ou para frente e para frente, os atuadores elétricos de várias turnos acionados por motores CC têm vantagens. Por exemplo, em alguns equipamentos experimentais ou pequenos sistemas industriais com requisitos de precisão de controle de fluxo extremamente alto, podem ser utilizados atuadores elétricos de várias turnos acionados por motores DC. Suas desvantagens são de que ele precisa estar equipado com uma fonte de alimentação DC, o custo é relativamente alto e os requisitos de manutenção do motor são relativamente altos.

l Tipo acionado por motor de passo : Os motores de passo podem converter sinais de pulso elétrico em deslocamento angular. Cada vez que um sinal de pulso é recebido, o motor gira um ângulo fixo, a saber, o ângulo da etapa. Essa característica permite que os atuadores elétricos de várias turnos acionados por motores de passo tenham alta precisão de posicionamento e obtenham controle preciso da posição. Os atuadores elétricos de várias turnos acionados por motores de passo são usados em algumas ocasiões que requerem precisão de posicionamento extremamente alta da abertura da válvula, como fabricação de semicondutores, indústria química de precisão e outras indústrias. No entanto, seu torque de saída é relativamente pequeno e sua velocidade de operação também está sujeita a certas restrições.

l Tipo de servo acionado por motor : Servo Motors tem as vantagens da velocidade de resposta rápida, alta precisão de controle e forte capacidade de sobrecarga. Os atuadores elétricos de várias turnos conduzidos por servo motores podem responder aos sinais de controle com rapidez e precisão, e obter controle de alta e alta precisão das válvulas e outros equipamentos. Em algumas ocasiões, o desempenho dinâmico do atuador é extremamente alto, como o controle de válvulas de comutação de alta velocidade e a execução rápida de ação em linhas de produção automatizadas, atuadores elétricos de várias turnos acionados por servo motores têm um bom desempenho. No entanto, seu custo é relativamente alto e o sistema de controle é relativamente complexo.

2. Classificação por método de controle

l Tipo de controle de malha aberta : Depois de receber o sinal de controle, o atuador elétrico de várias turnos com controle de malha aberta aciona o motor a operar de acordo com o programa predefinido para concluir a ação correspondente, como abrir ou fechar a válvula. Ele não tem a função da detecção e correção de feedback do resultado real da execução. A precisão do controle depende principalmente da precisão do mecanismo do motor e da transmissão e dos parâmetros de controle predefinido. Este método de controle tem uma estrutura simples e baixo custo. É adequado para algumas ocasiões com baixa precisão de controle, ambiente de trabalho relativamente estável e pequenas alterações de carga, como controle da válvula em alguns sistemas de ventilação simples.

l Tipo de controle de circuito fechado : O atuador elétrico de várias turnos controlado em circuito fechado detecta a posição de saída do atuador em tempo real através do dispositivo de feedback de posição e alimenta o sinal de posição ao controlador. O controlador compara o sinal de feedback com o sinal de controle de entrada e ajusta a operação do motor de acordo com o resultado da comparação para garantir que a posição de saída do atuador seja consistente com a posição exigida pelo sinal de controle. Esse método de controle pode melhorar efetivamente a precisão do controle, se adaptar a vários ambientes de trabalho complexos e alterações de carga e é amplamente utilizado em campos de automação industrial com requisitos de alta precisão de controle, como controle da válvula de controle de fluxo na produção química, controle da válvula em sistemas de energia etc.

Características de Atuadores elétricos de várias turnos

l Controle de alta precisão : Através de algoritmos de controle avançado e dispositivos de feedback de posição precisos, os atuadores elétricos de várias turnos podem obter controle de alta precisão da abertura da válvula ou da posição do equipamento, com uma precisão de controle de ± 0,1% ou até maior. Isso permite um ajuste preciso de fluxo médio, pressão e outros parâmetros durante a produção industrial, garantindo a estabilidade do processo de produção e a consistência da qualidade do produto.

l Saída de torque grande : O mecanismo de redução equipado com o atuador elétrico de várias turnos pode converter a saída de alta e baixa velocidade do motor na saída de baixa e alta velocidade do eixo de saída. A faixa de torque de saída pode ser de dezenas de metros de Newton a dezenas de milhares de medidores de Newton, que podem atender aos requisitos de direção das válvulas e outros equipamentos de diferentes especificações e tipos, e é especialmente adequado para dirigir válvulas grandes e pesadas.

l Velocidade de resposta rápida : Depois de receber o sinal de controle, o atuador elétrico de várias turnos pode responder rapidamente, conduzir o motor para iniciar, parar ou alterar a direção rapidamente e realizar a ação rápida do equipamento. Para algumas válvulas que precisam ser abertas e fechadas rapidamente, como válvulas de desligamento de emergência, o atuador elétrico de várias turnos pode concluir a abertura ou fechamento da válvula em pouco tempo para garantir a segurança do processo de produção.

l Alta confiabilidade : Atuadores elétricos de várias turnos usam tecnologia motora madura e componentes de transmissão mecânica confiáveis. Após rigorosos testes de inspeção e durabilidade da qualidade, eles têm alta confiabilidade e estabilidade. Sob condições normais de trabalho, o tempo médio entre as falhas (MTBF) pode atingir milhares ou até dezenas de milhares de horas, reduzindo a manutenção do equipamento e o tempo de inatividade e melhorando a eficiência da produção.

l Alto grau de inteligência : Atuadores elétricos modernos de várias turnos geralmente são equipados com controladores inteligentes, que possuem funções como comunicação de dados, diagnóstico de falhas, autoproteção e controle remoto. Através de interfaces de comunicação (como RS485, Modbus, Profibus, etc.), os dados podem ser trocados com o sistema de controle superior para obter monitoramento e operação remotos. Ao mesmo tempo, o controlador inteligente pode monitorar o status operacional do atuador em tempo real, analisar parâmetros como corrente do motor, temperatura, posição etc., detectar e diagnosticar falhas no tempo e tomar medidas de proteção correspondentes, como proteção de sobrecorrente, proteção de superaquecimento, proteção contra sobrecarga etc., para melhorar a segurança e a confiabilidade do equipamento.

l Forte adaptabilidade : Atuadores elétricos de várias turnos podem ser personalizados de acordo com diferentes ambientes de trabalho e requisitos de aplicação, como à prova de explosão, à prova d'água, à prova de poeira, etc. Atuadores elétricos de várias turnos à prova de explosão podem operar com segurança em ambientes perigosos inflamáveis e explosivos e são amplamente utilizados em indústrias como petrolínia, química e pás natural; Os atuadores elétricos de várias turnos impermeáveis e à prova de poeira são adequados para ambientes úmidos, empoeirados e outros, como estações de tratamento de esgoto, minas e outros lugares.

Áreas de aplicação of Atuadores elétricos de várias turnos

1. Indústria de energia

l Petróleo e gás : No processo de extração, transporte e processamento de petróleo e gás, os atuadores elétricos de várias turnos são amplamente utilizados para controlar várias válvulas. Por exemplo, em dispositivos de cabeça de poço, eles são usados para controlar a abertura e o fechamento das válvulas da árvore de Natal para obter uma regulação precisa da extração de petróleo e gás; Nos oleodutos de petróleo e gás, eles controlam válvulas de porta, válvulas de parada etc. para garantir a operação segura e a regulação do fluxo de oleodutos; Nas refinarias e plantas de processamento de gás natural, elas são usadas para controlar várias válvulas de processo para alcançar o controle automatizado da separação, purificação e outros processos de processo.

l Eletricidade : Atuadores elétricos de várias turnos desempenham um papel importante nos campos de produção de energia, como geração de energia térmica, geração de energia hidrelétrica e geração de energia nuclear. Nas usinas de energia térmica, elas são usadas para controlar a válvula de água de alimentação da caldeira, a válvula de vapor, o amortecedor do queimador, etc., para obter controle preciso do processo de combustão da caldeira, fluxo de vapor e nível de água e garantir a operação estável do conjunto de geradores; Nas plantas hidrelétricas, elas são usadas para controlar o guia de abertura da palheta e a válvula de entrada de água da turbina, ajustar a saída da turbina e alcançar o controle da geração de energia; Nas usinas nucleares, elas são usadas para controlar a válvula de líquido de arrefecimento e a válvula de segurança do reator nuclear e garantir a operação segura e estável da usina nuclear.

2. Indústria química

O processo de produção química envolve muitas reações químicas complexas e transporte material, o que requer precisão e confiabilidade de controle extremamente alta das válvulas. Os atuadores elétricos multi-turb são amplamente utilizados em vários vínculos de produção química, como transporte de matérias-primas, controle do processo de reação, separação e purificação do produto, etc. Por exemplo, em um reator químico, a abertura da válvula de alimentação e a válvula de descarga é controlada para ajustar com precisão a taxa de fluxo e o tempo de reação dos materiais de reação para garantir o progresso suavizado da reação química; Em uma torre de destilação, a válvula de refluxo e a válvula de descarga são controladas para obter controle preciso do processo de destilação e melhorar a pureza e a qualidade do produto.

3. Água Conservancy indústria

Em projetos de conservação de água, atuadores elétricos de várias turnos são usados para controlar várias válvulas hidráulicas, como válvulas de portão de descarga de inundação de barragens, válvulas de desvio de água em sistemas de irrigação, portões de composição e válvulas de parada em sistemas de fornecimento de água urbana, etc. através do controle preciso dessas válvulas, a alocação razoável de recursos aquáticos, controle de inundações e alívio de consumo de consumo de alívio de alívio de alojamento, e alívio de segurança e alívio da segurança e a segurança do alívio da água. Por exemplo, antes que uma inundação chegue, a válvula da porta de descarga de inundação pode ser rapidamente aberta, controlando remotamente o atuador elétrico de várias turnos para drenar oportunamente a inundação e garantir a segurança da barragem e das áreas a jusante; Na estação de irrigação, a abertura da válvula de desvio de água pode ser ajustada com precisão de acordo com a demanda de água das terras agrícolas para obter o uso eficiente dos recursos hídricos.

4. Metalúrgico Indústria

No processo de produção metalúrgica, é necessário controlar meios de alta temperatura, alta pressão e altamente corrosivos. Multi-turn electric actuators are suitable for various harsh environments in the metallurgical industry and are used to control the hot air valves, gas valves, oxygen lance lifting valves of steelmaking converters, etc. Through the precise control of these valves, stable control of parameters such as temperature, pressure, and flow in the metallurgical production process can be achieved, improving production efficiency and product quality while ensuring the safety of the production process.

5. Construção e engenharia municipal

No campo da construção e da engenharia municipal, os atuadores elétricos de várias turnos são usados para controlar as válvulas no sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) em edifícios, como válvulas de regulação de água quente, válvulas de ar fresco, etc., para obter ajustes automáticos da temperatura em ambientes fechados, qualidade e qualidade do ar e melhorar o conforto e a eficiência da energia. Nos sistemas municipais de abastecimento de água e tratamento de esgoto, os atuadores elétricos de várias turnos são usados para controlar as portões de sluice, válvulas de verificação, válvulas de regulamentação, etc. para garantir a segurança do abastecimento de água urbana e a operação normal do tratamento de esgoto.

Tecnologia de produção of Atuadores elétricos de várias turnos

1. Processamento de peças

l Fabricação de motores : Escolha o design do motor apropriado de acordo com diferentes tipos de motores (como motores CA, motores CC, motores de passo, servo motores). Para os motores CA, é necessário realizar processos como perfuração do núcleo do estator, enrolamento e inserção e fabricação de rotores; Para os motores DC, também é necessário fabricar o comutador e instalar o dispositivo de escova. Durante o processo de fabricação de motores, existem requisitos estritos para a seleção de material do núcleo, precisão de perfuração e tratamento de isolamento do enrolamento para garantir o desempenho e a confiabilidade do motor.

l Processamento do mecanismo de redução : As principais partes do mecanismo de redução, como engrenagens de minhoca, eixos de minhocas, engrenagens etc., geralmente são processados com materiais de metal de alta qualidade (como aço de liga, liga de cobre etc.). As engrenagens de minhocas e os eixos de minhoca geralmente são fabricados através de giro, moagem, moagem e outros processos para garantir a precisão do perfil dos dentes e a rugosidade da superfície; As engrenagens são processadas por meio de hobbing, modelagem, barbear e outros processos, e o tratamento térmico (como extinção, temperamento etc.) é necessário para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste das engrenagens.

l Fabricação de moradia e outras peças : O alojamento de atuadores elétricos de várias turnos é geralmente fabricado pelo processamento de fundição ou chapas metálicas. O processo de fundição pode usar fundição de areia, fundição e outros métodos para produzir caixas com formas complexas; O processamento de chapas metálicas usa cisalhamento, flexão, soldagem e outros processos para produzir caixas compactas. Além disso, também é necessário processar e fabricar várias peças padrão, como eixos, chaves, nozes e peças não padrão, como suportes de montagem para dispositivos de feedback de posição (como potenciômetros e codificadores).

2. Assembléia e comissionamento

l Montagem de componentes : Primeiro, monte o motor processado e o mecanismo de redução para garantir que o eixo de saída do motor e o eixo de entrada do mecanismo de redução sejam conectados com precisão e a concordância atenda aos requisitos. Em seguida, instale o dispositivo de feedback de posição e conecte -o ao eixo de saída ou componente de transmissão do atuador para garantir a precisão do feedback da posição. Em seguida, instale componentes elétricos como a placa de circuito de controle, blocos de terminal, painel de exibição e componentes de operação manual, como mão de mão e embreagens. Durante o processo de montagem, é necessário seguir estritamente os requisitos do processo de montagem, controlar a folga correspondente entre os componentes, usar ferramentas de aperto apropriadas e o torque para garantir a qualidade da montagem.

l Depuração da máquina : Após a montagem, o atuador elétrico de várias turnos está totalmente depurado. Primeiro, o teste de desempenho elétrico é realizado para verificar se a resistência ao isolamento, a corrente de partida, a corrente de execução e outros parâmetros do motor atendem aos padrões; Em seguida, o teste de desempenho de controle é realizado para verificar se a velocidade de resposta do atuador, a precisão do posicionamento, a direção da ação etc. estão corretas ao inserir diferentes sinais de controle; Ao mesmo tempo, o sinal de feedback do dispositivo de feedback de posição é testado como preciso e consistente com a posição real. Durante o processo de depuração, os problemas encontrados são ajustados e reparados em tempo hábil para garantir que os indicadores de desempenho do atuador atendam aos requisitos de projeto.

3. Teste de qualidade e certificação

l Inspeção de qualidade : Atuadores elétricos de várias turnos precisam sofrer uma inspeção estrita de qualidade antes de deixar a fábrica, incluindo inspeção de aparência, medição dimensional, teste de desempenho, etc. A inspeção de aparência verifica principalmente se o shell tem arranhões, deformação, derramamento de revestimento e outros defeitos; A medição dimensional garante que as dimensões de cada componente atendam aos requisitos dos desenhos do projeto; Os testes de desempenho, além dos testes de desempenho elétrico e controle acima mencionados, também incluem o teste da saída de torque do atuador, nível de proteção (como impermeável, à prova de poeira e desempenho à prova de explosão), durabilidade, etc. Ao simular o ambiente real e as condições de trabalho, o atuador é testado por um longo tempo a verificação e confiabilidade e estabilidade.

l Certificação : In order to meet the needs of different industries and markets, multi-turn electric actuators need to obtain relevant certifications, such as CE certification (in compliance with European safety, health and environmental standards), UL certification (Underwriters Laboratories certification), explosion-proof certification (such as Ex certification, suitable for flammable and explosive environments), etc. Through the certification process, it is ensured that the actuator complies with relevant Os padrões e especificações internacionais ou domésticos, e a competitividade e o reconhecimento do mercado são aprimorados.