水泥生產中電動執行器所扮演的角色
發布時間：2012-12-26 21:37:40 文章來源：未知 作者：test 人氣：
水泥生產工藝過程要求其連續性、快速性和協調性，特別是對物料流、氣流的實時工況和協調關系，必須及時地監視和控制，并實時調整工藝參數的擾動。工藝過程的物料流有原燃料和中間成品，氣流包括冷風、熱風、一次風、二次風、三次風、磨機進出口風、循環風等，它們之間的協調關系更顯得重要。實施相互協調的機構在新型干法水泥工藝過程中是執行器，它主要由調節閥和執行機構組成，另外根據需要也可再配閥門定位器和手輪機構。調節閥在水泥廠以蝶閥為主，也有用于分料的二位閥和三位閥，它和與其連接的電動推桿由電動執行器來改變操作變量。據不完全的統計一個典型的5000，5500t，d的單條水泥生產線，閥門數量約為80個，其中電動控制閥門為75臺左右。故執行器在水泥生產過程自動化中起著十分重要的作用，常被稱為實現生產過程自動化的“手足”。
電動執行器是以電能為動力，接受控制系統發出的標準信號，模擬量或數字量，并將此信號變成相對應的機械位移、轉角、直線或多轉，來自動改變操作變量，操作閥、風門、檔板的開度等，以達到對被調參數，溫度、壓力、流量、物位等，實現自動或手動調節的目的，故電動執行器對水泥工藝過程的安全、可靠的運行有很大的影響。許多水泥廠的實踐證明，由于電動執行器選型不當，使生產不能正常進行，不得不停產重新更換電動執行器。
一、電動執行器的選型 電動執行器主要用于鋼鐵、電力、建材、供熱、輕工和水處理等企業。相對于化工、石化行業使用的氣動、液動執行器而言主要有三點優勢：
1、無需特殊氣源和氣動三大件即使電源失電時，也能保持原執行位置。
2、可遠距離傳輸信號電纜鋪設比氣管和液體管道鋪設方便，且便于線路檢查。
3、與工廠控制系統連接 方便簡潔，更適應采用電子信息新技術。
當今水泥廠大多數選用電動執行器，近年來有些水泥廠在庫的流量調節中采用了BMH配套的PS2氣電定位器，它是由電信號控制氣動執行器來調節流量的。筆者認為這種形式的氣電定位器盡管控制簡單，但需配特殊氣源，為此需要另設置氣管。此外氣動閥門和元件比較嬌氣，結構也相對復雜，故沒有必要由它替代電動執行器，電動執行器運行更可靠、安全。 當前在水泥廠使用的電動執行器有國產的、進口的，也有引進技術在國內組裝的。不管是國內還是國外的，電動執行器多是按輸出方式、安裝方式和調節方式分類。 按輸出方式分為三種
1、角行程輸出力矩和90°轉角，水泥廠在主工藝線大多選用角行程的執行器。
2、直行程輸出推力、拉力和直線位移，在輔助工藝線上如增濕塔水泵站回水流量的調節，常選用直行程執行器。
3、多轉式輸出力矩和超過360°的多圈轉動，此類在水泥廠幾乎不用。
按安裝方式可分為兩種
1、直聯式通過執行器輸出法藍與閥門直接連接，這樣執行器可直接安裝在管道上目前新上的水泥廠大多采用此種形式。
2、底座式執行器通過杠桿與閥門連接，此時執行器需要安裝在一個基礎座上，它僅用于角行程，一些老水泥廠還是采用此種形式。
按調節方式分為四種
1、比例調節型執行器接收計算機控制系統或調節器、操作器輸出的4-20mA的信號，執行器輸出軸轉角或位移與此信號成比例關系，自動完成調節任務。現今在水泥廠使用的大多是整體式。即執行器與位置定位器組裝成一體，整體現場安裝使用。
2、遠控型執行器接收開關信號，執行器的輸出軸可控制在任意位置。
3、開關型也稱二位式，它接收開關信號，執行器的輸出軸只能控制在開和關的兩個極限位置，水泥廠在流程中兩位閥可采用此種形式。
4、積分調節型執行器接收脈沖信號，并通過PWM或PFM兩種脈沖調制器控制執行機構的動作。有些執行器的制造商如SIPAIHB等公司生產的SIPOS MME等執行器，電機用變頻器驅動，其電機速度和負載就不受電源電壓的影響產品應用面寬備品少。 我們在設計選型時，要由工藝確定最大輸出力矩、行程的要求確定形式和規格。由工藝布置確定安裝方式，并根據所供電源和控制信號選擇執行器的電源和控制調節方式。 上世紀90年代前水泥廠選用的電動執行器。主要是國產DKJ或ZKJ角行程電動執行器，它是DDZⅢ型或Ⅱ型電動組合儀表中的執行單元，是傳統電動執行器的典型產品，執行器主要由伺服放大器和執行機構兩部分組成，接受來自調節單元、變送單元或手操器輸出的標準模擬信號，將其轉換成與之相對應的機械位移輸出。雖然DKJ電動執行器還在應用，但由于它存在的不足和水泥廠使用的情況來看，在大型干法水泥廠的主工藝流程一些重要的閥門，建議不采用它，因為它主要有以下幾方面問題：
1、產品規格品種較單一且只有一種位移速度
2、沒有力矩保護和行程開關有些DKJ電動執行器已加裝了限位開關作為行程開關但可靠性差，雖然電動機能堵轉，但其轉矩一直施加在閥門上，使閥門容易受損而減少使用壽命。
3、主要參數技術指標較落后如工作死區、基本誤差、回差等，比一些引進產品差得多。
4、制動器易磨損電容擊穿問題也較大，平均故障間隔時間，MTBF僅約10000小時
5、在機械上不能自鎖增加了對制動器的可靠性要求。當然為節省投資，一些不在主流程的且力矩又較小的閥門還是可選用的。
二、智能電動執行器的特點 近年來電動執行器獲得了快速的發展，國內外一些廠商相繼推出帶現場總線通信協議的智能電動執行器。新型智能電動執行器利用微機和現場總線通信技術將伺服放大器和執行機構合為一體，不僅實現了雙向通信、PID調節、在線自校正與自診斷等多種控制技術要求的功能，還增設了行程保護、過力矩保護、電動機過熱保護、斷電信號保護、輸出現場閥位指示和故障報警等功能。它可進行現場操作和遠方操作，完成手動操作及手動，自動之間無擾動切換。這幾年國內有些水泥廠使用引進的SIPAIHBROTORK等公司生產的SIPOS、MME、IQ等系列電動執行器國內如天津津達公司、上海上自十一廠生產的JD、IKZL等系列電動執行器應屬于智能電動執行器。這些智能電動執行器在技術功能和性能指標上還有差異但它們有共同的特點
1、在機械結構上采用了新型結構部件如減速器c采用新穎傳動結構、運行平穩、傳動效率高、無爬行、摩擦小。位置發送器采用新技術和新方法，如有的采用霍爾傳感器，如HB公司生產的MM系列電動執行器。它直接感應閥桿的縱向或旋轉動作，實現了非接觸式定位檢測，有的采用特殊電位器，電位器中裝有球軸承和特殊導電材質做成的電阻薄片，如津達公司JD系列，有的采用磁阻效應的非接觸式旋轉角度傳感器。位置定位器即伺服放大器均采用微處理器系統，所有控制功能可通過編程實現有的伺服放大器中還采用了變頻技術。
2、各種保護功能齊全、使用方便具有自診斷、自調整等功能，有的現場總線型執行器還增加了PI調節功能，可直接接受變送器來的信號。
3、采用先進微機和數字顯示技術以智能伺服放大器替代傳統的伺服放大器，以數字式操作器取代原有的模擬指針式操作器，解決了數字顯示跳動頻繁而造成人眼疲勞的問題。 4、在調節中采用電制動和斷續調節技術對具有自鎖功能的執行機構可取消機械摩擦制動器提高了整機的可靠性。
5、有的廠家開發了運用紅外遙控的非接觸調試技術逐步取代接觸式手動調試技術等如天津津達執行器公司開發的非侵入式電動執行器。采用了JDIDLA型智能數字定位器，它可通過手持式設定器，運用紅外遙感技術在無須打開執行器箱蓋的情況下。通過顯示窗口就可進行人機對話，包括改變執行器運行狀態，控制閥門開關及對執行器各種參數的設定。水泥廠有的閥門安裝位置高，不便于人工在初始階段的手動調試。特別是廢氣處理等部門，這種智能數字定位器的開發為遙控調試創造了良機。
三、智能電動執行器的發展趨勢
電動執行器在自動化金字塔的模型中屬最下一層，是直接和工藝設備連接的執行機構，對水泥工藝過程的安全、可靠的運行有很大的影響。隨著微處理技術、通信技術、自動化儀表技術的迅猛發展，智能電動執行器將進一步發展，其趨勢可歸納為，機電一體化結構逐步取代組合式結構，智能化控制技術逐步取代純電子控制技術，帶通信技術的逐步取代不帶通信技術，數字控制方式逐步取代傳統的模擬控制方式，用控制技術逐步取代純電子控制技術，運用紅外遙控的非接觸調試技術，逐步取代接觸式手動調試技術等。 當智能電動執行器與現場總線連接時，它就成了現場總線控制系統中的一塊儀表。這時它不僅是執行器，還具有控制、通信等功能。 隨著水泥行業規模越來越大，并正在努力打入國際市場，智能電動執行器及新一代的產品將在水泥工業中更普遍應用。
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