摘要：本文介紹了科遠股份全新開發(fā)的分體式多回轉(zhuǎn)系列化電動執(zhí)行機構(gòu)，該系列執(zhí)行機構(gòu)采用了電動頭與控制端分體設(shè)計、電機耐高溫設(shè)計、接線端子的耐高溫和IP67防護設(shè)計，并通過整機測試驗證了其滿足行業(yè)各項標準，滿足了耐高溫、易維護、智能化的市場需求，為環(huán)保條件下的管道閥門提供驅(qū)動和過程控制。
關(guān)鍵詞：多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu) 分體式 智能化
引言
多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)是各類閥門的驅(qū)動裝置，用以控制閥門的開啟和關(guān)閉，設(shè)計簡潔、結(jié)構(gòu)緊湊，適用于閘閥、截止閥、隔膜閥。其派生產(chǎn)品可以輸出角位移和直線位移，適用于碟閥，球閥和風門等裝置，可以準確按照控制指令動作，是對閥門實現(xiàn)自動控制的驅(qū)動裝置。本產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、輕工、紡織、礦山、消防和環(huán)保等行業(yè)的過程控制系統(tǒng)中。
目前，根據(jù)國家大力發(fā)展智慧工廠的需求，人性化的人機交互設(shè)計顯得格外重要，基于客戶現(xiàn)場閥門安裝位置多處于高溫、高振動或其他惡劣環(huán)境不便于調(diào)試和維護，科遠股份開發(fā)設(shè)計了分體式多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)，如圖1所示。
圖1 分體式多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)
產(chǎn)品特點：
(1)分體式設(shè)計：分成電動頭和控制柜，電動頭防護等級為IP67，環(huán)境溫度達105℃；
(2)遠距離傳輸設(shè)計：動力線電纜和信號線電纜長度可達50m，傳輸安全可靠。
(3)電機耐高溫和溫度保護：可在105℃環(huán)境下長期運行，有溫度保護功能，保護值為165℃；
(4)接線端子的耐高溫性和高密封性：可以在105℃環(huán)境溫度下長期適用，防護等級達IP67；
(5)編碼器精度可調(diào)性和耐高溫性：編碼器精度有9個檔位可調(diào)，可在105℃下長期使用；
(6)具有電動頭振動參數(shù)及輸出力矩實時監(jiān)測功能；
(7) 智能化設(shè)計：對執(zhí)行機構(gòu)各信號進行記錄，方便信號讀取，精確驅(qū)動閥門；
(8)壽命滿足開關(guān)型額定力矩開關(guān)各10000次，調(diào)節(jié)型50%額定力矩開關(guān)各500000次。
一、分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
機械傳動與控制部分分離，控制部分單獨安裝在一個環(huán)境較好，溫度、濕度均滿足人體、人為操作，便于維護的地方，在機械傳動部分和控制部分之間通過電纜進行連接，就形成了分體式多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計特點在原有普通型多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)的基礎(chǔ)上，將電源板、主控板、顯示屏、正反轉(zhuǎn)控制模塊和接線端子從一體式電動執(zhí)行機構(gòu)上分離出來，放在獨立的一個控制柜當中，該控制柜的防護等級可達IP65，控制柜和電動執(zhí)行機構(gòu)之間通過兩根電纜聯(lián)通，一根動力線電纜和一根信號線電纜，電纜的長度最長可達50m。
二、接線端子耐高溫性和高密封性
控制柜端的電源線和信號線通過電動頭端的接線端子與電機、傳感器信號連接，該接線端子既要滿足105℃環(huán)境溫度，又要滿足IP67防護等級?；谶@兩個需求，科遠股份自主開發(fā)出了一款執(zhí)行機構(gòu)用耐高溫、高密封接線端子，如圖2所示。該接線端子主要由絕緣擋板、絕緣固化膠、銅螺柱、耐高溫O型圈等組成，絕緣擋板和絕緣固化膠保證了端子之間的絕緣性，銅螺柱保證了端子兩端的導電性，耐高溫O型圈保證了每個端子以及接線端子整體的IP67密封性。另外，絕緣固化膠還保證了各端子銅螺柱沿旋轉(zhuǎn)方向的固定，保證其松動。接線端子兼顧電源線和信號線使用，在105℃環(huán)境下通電測試340h無異常，且高溫前和高溫后均測試氣密性，滿足IP67防護等級。
三、編碼器的耐高溫設(shè)計
科遠股份普通型多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)采用的編碼器和普通型角行程采用自主研發(fā)的12位可編程磁旋轉(zhuǎn)編碼器，但編碼器無法滿足105℃高溫環(huán)境，磁編碼器無法實現(xiàn)多圈識別，通過將磁編碼器與減速器齒輪組配合使用，既實現(xiàn)了105℃環(huán)境溫度下長期使用，又實現(xiàn)了多圈識別計數(shù)。
通過測試表明，將批量磁編碼器放置在120℃環(huán)境溫度下測試長達1個月，各方面性能保持良好，系統(tǒng)正常工作。磁編碼器與減速器齒輪組結(jié)合，如圖3所示，該齒輪組共有9個檔位，可實現(xiàn)9級減速，經(jīng)過減速后，僅能單圈識別的磁編碼器即可實現(xiàn)2圈、4圈、8圈、16圈、32圈、64圈、128圈、256圈、512圈的識別。隨著識別圈數(shù)的增多，識別精度隨之越低，當識別圈數(shù)為64圈時，識別精度為7.9°。
四、高溫采集板的耐高溫設(shè)計
機械傳動單元的閥位信號、力矩參數(shù)、電機溫度報警信號等需要傳輸至控制單元，而閥位信號為SPI信號，當傳輸超過10米時，相應(yīng)EMC的電磁抗力會變差，開關(guān)量信號長距離傳輸后，信息驅(qū)動能力會大大下降。高溫采集板可以采集上述相應(yīng)信號，并轉(zhuǎn)換為RS-485信號，增強信號的抗力，確保長距離傳輸?shù)挠行浴Ｍ瑫r，本體中的振動情況參數(shù)需要傳遞到高溫采集板上進行采集。因此，對于安裝在機械傳動單元中的高溫采集板，需要進行耐高溫設(shè)計。
高溫采集板主要有以下幾個特點：
(1)高溫采集板板材Tg點為170℃
在NEMA標準中，環(huán)氧玻纖布覆銅板有四種型號：G10(不阻燃)、G11(保留熱強度，不阻燃)、FR-4(阻燃)、FR-5(保留熱強度，阻燃)。線路板基材的一個重要的溫度性能指標為Tg溫度。當溫度升高到某一區(qū)域時，基板將由"玻璃態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;橡膠態(tài)”，此時的溫度稱為玻璃化溫度(Tg)。Tg是基材保持剛性的溫度。
(2)高溫電子元器件采用汽車級
分體式角行程高溫采集板上的高溫電子元器件物料主要包括MCU、頻率振蕩器、共模電感、表貼3.3V穩(wěn)壓器等。
