智能变频电动执行器相关知识问答

发布时间:2010-10-19  点击数:2607
1、问:近期在一些媒体中常见到有关变频电动执行器、变频电动调节阀的提法,请问电动执行器采用变频调速技术后有何好处?
    答:智能型电子式变频电动调节阀是一种新型的执行机构,是先进的控制系统和传统的机械传动相结合的产物。它能满足自动调节系统对执行器的要求。采用智能变频电动调节阀后,在调节过程中,阀芯其运行速度是变化的,在输入信号和阀位反馈信号偏差较大时,电机运行速度比普通电动调节阀快,越加速跟踪作用。但随着输入信号和反馈信号偏差的减小,阀电机速度会变慢,阀芯的运动速度也会随之下降。越接近平衡点阀电机速度会越慢。在平衡点附近调节阀会一点点打开或关闭,具有很强的微调作用,其结果是大大提高了阀门的控制精度。同时智能变频调节阀在调节过程中的变速调节,过调量也会减小,动态振荡也会明显下降。十分圆满解决了电动调节阀灵敏度和稳定度的一对矛盾。再者,变频器具有电机软启动功能,阀电机每次启动过程不会出现冲击电流。而且阀电机也由单相电机改为三相电机,每相电流下降,电机可靠性提高。阀电机的寿命会大大延长,同时智能变频电动执行机构以高精度,长寿命的导电塑料电位器为位置传感元件,并施加机械、电气限位装置,显著提高了智能变频电动调节阀的可靠性,安全性,能有效防止调节阀在关闭时阀杆被顶弯的现象。
    总之,使电动执行器伺服电动机工作在变频调速状态,可以满足许多要求电动执行器运行速度改变的工艺场合。变频器软起动方式,使伺服电机起动电流降低6倍,大大减少对电网和本身机械结构的起动冲击,允许每小时带载起动1000次以上。通过电制动方式产生能耗制动,省掉机械制动装置。
2、问:中国执行器专业协会汪克成秘书长,曾在2005年《多国仪器展品综述》一文中介绍“国外的电动执行机构在完善智能型、总线型的同时,已开始了变频技术在执行机构方面的应用。”请问国内是否有自主知识产权的“智能型变频电动执行器”产品;是什么型号的?
    答:目前天津市硕华电气有限公司是生产具有自主产权的智能型变频电动执行器和智能变频电动调节阀的企业。产品型号为:BPZ(J)系列。该公司采用数字化变频技术生产的智能型变频电动执行器、调节阀,具有变速调节功能,动态响应好、调节精度高稳定性好、故障率低、寿命长、应用场合广泛的特点。
3、问:在自动化仪表招标项目中,见到对智能变频电动执行器的需求,请问什么是智能变频电动执行器?
    答:智能型变频电动执行器是一种智能化电子式变频电动执行机构。它以单相交流电或三相交流电作为动力电源,以变频器作为伺服电机变频电源,采用单片机技术制成智能变频控制器BPK,作为控制核心部件。在调节过程中实行智能化控制无级变速调节。它具有调节精度高,稳定性好,无需伺服放大器,功能全,应用场合广,寿命长等特点。
    智能变频执行机构由BPK智能变频控制器和变频电动执行器构成。BPK智能变频控制器安放在变频控制箱内,变频控制箱通过连接螺套安装在执行器上。
    BPK智能变频控制器实质上是一个将控制信号与位置反馈信号进行比较放大,输出数字量(正、反转信号)和模拟量(调速信号)的多功能大功率放大器,实现对变频电动执行器进行智能化管理和控制。
    一体化结构的智能变频执行机构BPK智能变频控制器与变频器一起放置控制箱内,装在电动执行器上。挂墙式分体结构内装BPK智能变频控制器的变频控制箱,安装在墙上或立柱上。低于-250C场合,变频控制箱装入户外保护箱内。
4、问:智能变频电动执行器与普通电动执行器相比有什么优点?
    答:智能变频电动执行器与普通电动执行器相比其优点如下:
                            智能型变频电动执行器                    普通电动执行器
     性 能
     控制精度            1%                                           2.5%、5%
    电机速度            按偏差大小调整电机速度                固定,不可以调整
    起动电流           ≤1.5倍额定电流                           ≥7倍额定电流
     电机起动次数     1000次/小时                                 200次/小时
     作用方式修改     正、反作用,电开、电闭现场修改      现场不能修改
    死区控制           +0.5%~20%数值设定精度高        模拟量设定精度低
    断线保护           有,可选择保位或原始位置             无

     特点 
    制动方式            变频器内含电制动功能                   要另加机械制动
    伺服放大器         内有完整的伺服放大器,无须另配。  须加配伺服放大器
    现场参数调整      可以任意无跳线调整                      不可以调整
    跟踪质量            响应快、稳定度高、超调量小          灵敏度与稳定度难以兼顾
    通讯口               具有附和总线协议的通讯口,          没有附和总线通讯口
     与变送器配合     与变送器配合直接构成自动调节系统   不可以
5、问:智能型变频电动执行器主要性能是什么?
   答:1、工作电源:220V~±10%,50Hz±2%;380V~±10%,50Hz±2%;
      2、控制信号:4~20mA或1~5V;
      3、位置反馈信号:4~20 mA或1~5V,或开关信号;
      4、输入阻抗≤250Ω;
      5、控制精度±1.0% ;(始、终点除外)
      6、死区、回滞控制±0.5% ~ 20%,任意设定;
      7、可在线修改流量特性
      8、伺服电机软起动功能,启动电流〈1.5倍额定电流,软起动时间1-100S;
      9、阀伺服电机调速范围0.2-1.5倍;(50Hz为1)
      10、具有输入信号断线保护功能,输入信号≤3mA,可以保持阀位或恢复阀的原始位置;
      11、作用方式现场任意设定;
      12、具有完善的阀电机保护和告警功能。
      13、智能型变频电动执行器与一次传感器、变送器配套,可方便构成闭环负反馈自动调节系统
      14、具有手动旋柄,即使电动部分故障,仍能工作。
      15、结构有一体化(控制器、变频器在阀内)和挂墙式(控制器、变频器与阀分开安装)。
      16、具有上限和下限限幅功能。
            下限:0 ~ 50%(满量程),任意选定;
            上限:50 ~ 100%(满量程),任意选定。
      17、具有阀伺服电机、过载、断相、短路,各种保护。
6、问:智能型变频电动执行器有几种应用方式?
  答:智能变频电动执行器可以作为自动化调节系统的执行单元使用,亦可作为远程阀门、风门使用。
   1)智能变频电动执行器作为自动化调节系统的执行单元使用按下图接线: 
   2)智能变频电动执行器作为远程人工调节装置使用:
   对智能变频电动执行器实施远程控制,将调节仪表改为可以输出4-20mA(1-5V)手动操作器即可。 即:用BPQ电动操作器,将其输出信号4-20mA(1-5V)接到智能变频电动执行器信号端1、2两个端子。通过调整仪表输出值,即能达到控制智能变频电动执行器工作的目的。智能变频电动执行器位置反馈信号由端子3、4输出到BPQ电动操作器。
   智能变频电动执行器作为远程人工调节装置使用,由于内含闭环系统,所以其控制精度比变频电动执行器要高。
7、问:近期在工业蒸汽锅炉配套招标中见有自动供水调节阀门要求使用智能变频电动调节阀的,请问什么是智能变频电动调节阀?
   答:BPZ(J)系列智能型变频电动调节阀是工业过程控制系统的终端控制装置, 它由BPZ(J)比例式智能电子式变频直 (角)行程电动执行机构和调节阀体组成,它能够按照系统的控制信号自动改变阀内节流件-阀芯的位置,改变阀芯与阀座间的流通面积,即改变阀的阻力系数,从而实现对介质流量、压力和液位等工艺参数的调节。
   智能型变频电动调节阀具有按偏差大小任意调节阀工作速度,该快则快该慢则慢,动态相应好,调节精度大幅提高的特点外。还具有无过载启动电流,无需另配伺服放大器、参数无跳线设定,接线简单、机械故障少、使用寿命长等特点,是目前工业锅炉给水电动调节阀更新换代的产品。
8、问:为保证蒸汽锅炉燃烧完全,供气稳定,在锅炉配套的引凤、送风系统中,风门的调节上能否使用变频电动执行器。
   答:比例式智能电子式变频电动执行器(下称智能变频电动执行器)主要作为自动调节系统的执行单元来使用,内带智能化的控制器(智能型电子伺服放大器)它只要输入4~20mA或1~5v标准信号就可以让电动执行器实现智能化变速工作。它主要和阀门、风门等执行元件配合工作,满足自动化系统要求。
   积分型开、关式变频电动执行器(下称变频电动执行器)主要用于远程遥控阀门、风门等执行元件的开启与关闭。它与目前积分式电动执行器不同,在控制阀门、风门工作时,可以让风门、阀门以不同速度进行启闭。以满足各种工艺要求。该变频电动执行器具有4~20mA标准信号位置反馈的输出和电气联锁,可靠性很高。小吨位锅炉≤35t风门挡风板的调节可以比较稳定。
9、问:变频电动执行器输入、输出信号是什么?
   答:控制信号CV4-20mA或1─5v;输出反馈信号FV 4-20mA或1─5v
10、问:智能变频电动执行器在电气限位、位置反馈方面有什么优点?
   答:在一体化执行器中采用了高精度长寿命的导电塑料电位器为位置传感元件,并通过位置反馈电路输出标准信号。电气限位设置为专利产品,能有效防止调节阀在关闭时被顶弯阀杆的现象。
11、问:国产型号的智能变频电动执行器可靠性如何?
   答:无论是产品开始设计,还是最终产品生产、BPZ(J)、PZ(J)系列产品都始终把产品安全性放在第一位,包括:
    1.机械、电气双保护:在产品中增加了机械力过载保护和电气上、下限终端双保护。执行器或阀门常会出现卡住现象,使启动力矩超过机械设计的力矩。此时力矩控制器会立即发出指令,停止执行器工作。同样当执行器的输出端走到上、下限极端时,软件中的上、下限位信号及安装在上、下限的行程开关,会把电路的运转信号切除。实现电气双保护。
    2.电机过热保护:伺服电机中,预埋了热敏温度开关。一旦电机出现过热,超过预定值,热敏开关将断开电机供电回路,禁止电机运行。
    3.瞬时逆转保护:由于系统振荡等缘故在给定值附近调节时,当执行“正转”的指令时,突然又转换成“反转”的指令。这时控制系统将提供一个瞬时逆转保护即逻辑延时后才执行“反转”的指令。这样可以有效减少对电机瞬时倒相对电机轴承、齿轮箱、减速器、阀杆的冲击。
    4.对阀门和管线保护:当管线流量、压力较大时,产品的软启动、变速功能,可以保证阀在开或关的初期工作速度可以非常缓慢,用来缓解对管线和阀门的冲击。
    BPZ(J)变频电动执行器、BPZ(J)变频电动调节阀产品质量可靠,首先从设计上力求完美,把诸多可以引起不安全因素都考虑进去。尤其是安全措施设计尤为重要。安全措施设计包括电气控制,机械控制,力求万无一失。每个执行器、调节阀都设计了反馈装置便于用户随时监控。户外型设计为IP65防护等级的全封闭结构外,还设计了遮阳罩,把因阳光直射造成执行器、调节阀过热问题,得以解决。在设计动力上充分留有余地,过载能力设计在200%以上。
    机械部件从电机到减速机构再到反馈机构,每一个环节、生产过程都有严格检验,从材质到工艺过程层层把关,哪怕是一个细小的不合格螺丝,也不能装在执行器、调节阀上。对于一些特殊要求的用户,电机、减速机全部采用进口部件,保证产品质量。
    在电气控制部分,硬件全部为国际名牌产品,留有较大容量。设计布置便于维护、调整。所有部件上线前都经过严格检验、测试。产品下线后,严格按国家标准要求进行出厂检验,不让由任何问题的产品出厂。
    我公司已通过ISO9001/2000认证,对各种智能型、变频型电动执行器、调节阀生产过程通过的质量体系保证产品质量,每个环节都有认真记录备案,确保生产出符合国家标准的产品。
12、问:国产型号的智能变频电动执行器、变频电动调节阀产品价格如何?
    答:市场上需要的是那些性价比高的产品。BPZ(J)系列智能变频电动执行器、调节阀具有优良的品质,但价格适中。原因是BPZ(J)系列智能变频电动执行器、调节阀产品是我公司在消化引进口产品基础上自主开发、享有自主知识产权。主要零部件在设计选型时,就考虑选用国际知名品牌在国内独资或合资企业生产,因此产品采购成本大大降低。目前销售价格和当前市场上电子式执行器、调节阀基本持平,为国外同类产品价格的50%。随着该产品市场份额的不断扩大,售价还会进一步降低
13、问:什么是自立式变频电动调节阀,在哪些场合应用?
    答:BPZ(J)L自立式智能变频电动调节阀是一种可以构成简单调节系统的自动调节阀。内带PID调节模块,具有自适应调整功能。当和变送器、传感器(热电阻、热电藕)配合后,可以构成一套带有自适应功能的闭环PID调节系统。BPZ(J)L系列智能变频电动调节阀虽然在外形与BPZ(J)系列智能变频电动调节阀都一样,但却有着本质区别。BPZ(J)系列电动调节阀只可作为自动调节阀系统的执行单元使用,而BPZ(J)L自立式智能变频电动调节阀它本身带24V输出,可以和任意一种变送器配合使用。与变送器、传感器配合,可以构成一套闭环负反馈系统。BPZ(J)L自立式智能变频电动调节阀具有多达23种输入信号供用户选择使用。
    BPZ(J)系列电动调节阀应用十分广泛。例如温控系统、恒压系统、恒流量系统等等,凡需要独立构成一套调节系统的场合都可应用。最典型就是中央空调系统温控系统。
14、问:在造纸行业中制浆、抄造等生产过程的自动控制系统中调节阀采用智能变频调节阀有何优点?
   
答:在造纸行业中制浆、抄造等生产过程的自动控制系统中调节阀首推智能变频电动球阀蝶阀。这类智能变频电动球阀和蝶阀有取电容易、信号传送快等优点,但传统的电动调节阀其灵敏度和稳定度是一个难以蒹顾的问题。灵敏度高、响应快、调节效果好、阀门动作频繁、极易损坏。不灵敏区调的高一点,阀门的灵敏度下降、死区大、超调量大、极不利于调节过程。采用智能变频电动调节阀后,在调节过程中,阀芯其运行速度是变化的,在输入信号和阀位反馈信号偏差较大时,电机运行速度比普通电动调节阀快加速跟踪作用。
    但随着输入信号和反馈信号偏差的减小,阀电机速度会变慢,阀芯的运动速度也会随之下降。越接近平衡点阀电机速度会越慢。在平衡点附近阀门会一点点打开或关闭,具有很强的微调作用,其结果是大大提高了阀门的控制精度。同时智能变频调节阀在调节过程中的变速调节,过调量也会减小,动态振荡也会明显下降。十分圆满解决了电动调节阀灵敏度和稳定度的一对矛盾。再者,变频器具有电机软启动功能,阀电机每次启动过程不会出现冲击电流。而且阀电机也由单相电机改为三相电机,每相电流下降,电机可靠性提高。阀电机的寿命会大大延长,同时智能变频电动执行机构以高精度,长寿命的导电塑料电位器为位置传感元件,并施加机械、电气限位装置,显著提高了智能变频电动调节阀的可靠性与安全性。
15、问:水厂的水处理系统中,加氯车间加药电动阀是否可以使用智能变频电动调节阀?
    答:许多要求计量场合,通过调节阀严格控制管道流量。由于变频调节阀的过渡过程是先慢(软起动)后快(急速向设定值靠拢)再慢(阀位接近设定点时减速慢行)到达设定点时,由于阀运行速度已非常缓慢,再加上电制动功能,因此变频调节阀具有很高的定位精度,不存在超调现象,作为计量、加料等环节的物料控制非常有效。因此,水厂的水处理系统中,加氯车间加药电动阀使用智能变频电动调节阀非常合适。
16、蒸汽锅炉改造为自动上水,运行中发现自动上水给生产供热的电动调节阀经常出现故障:
   1、阀门执行机构频繁启、停,造成锅炉夜位不稳定,蒸汽压力波动较大,影响生产用汽的稳定。
   2、短时间内阀杆处的密封件磨损严重造成渗漏。
   3、执行器电计经常因过热停止工作,甚至有时烧毁电机造成停产维修。
17、问:有什么办法解决使供水调节阀可以较长时间稳定工作?
    答:电动调节阀电机、电制动装置常出现故障的场合都是因为电动调节阀每分钟动作次数大于10次以上,阀电机不停地带载起动、停止,电制动机构频繁动作所至。这种场合就应该考虑更换变频调节阀,变频调节阀内有正、反向变换延时,同相二次动作时间间隔控制,所以不会造成调节阀的频繁振荡、电机过热。变频调节阀无机械制动不会出现制动问题的故障。
    调节阀选型是自动调节系统设计中十分重要的一环,在设计选型中由于存在许多不确定因数,选型上经常出现问题。通过以上分析,采用变频调节阀就会使调节阀选型相对简化许多。实践证明,只要变频阀口径不要选小,其他问题基本上都可以通过智能化参数设定和变频变速运行方式得到满意的解决。