閥門電動執行器的應用現狀及發展趨勢

嚴珊珊

電動執行器說的通俗一點就是“電動調節閥門”。執行器在現代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”。在化工、電力、冶金、石油等工業領域應用廣泛。

閥門電動執行器以電能為動力，接受控制系統來的調節信號（模擬量或數字量），通過將這信號轉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（調節閥、風門、擋板開度等），以達到對被調參數（溫度、壓力、流量、液位等）進行自動調節的目的，使生產過程按預定要求進行。

下面我們就從國內外電動執行器的發展現狀物趨勢作下簡單介紹：

一、國內現狀

我國電動執行器的研制起步較晚，最初是70年代從仿制蘇聯的執行機構開始的。80年代以來隨著電力電子技術的發展，電動執行器發展快速DKJ型角行程和DKZ型直行程電動執行機構兩大類產品進入市場，DKJ、DKZ是我國最早的、唯一生產的電動執行器，此產品以結構簡單、經濟實用等優點被最早的國營大型企業使用。90年代以后，隨著現代工控計算機水平的發展，目前我國儀器儀表行業整體綜合技術水平普遍上升，微電子技術和計算機技術在儀器儀表產品中普遍采用，多數產品實現了智能化。智能型的電動執行器實現了智能控制、防護等級高、控制精度較高、重量輕、穩定性好的功能。但與國際上先進的智能化電動執行器相比，現有的國產電動執行機構仍存在控制方式落后，可靠性不高，不能根據生產的實際要求進行參數的現場調整，不能組成網絡進行遠程控制等問題。在安全防爆性能等方面，遠遠低于氣動執行機構，影響了它的廣泛應用。

目前國內普遍使用DKJ和DKZ型兩大類產品，一些企業使用DKJ、DKZ的更新換代產品，但在控制要求較高的實驗、生產控制中，主要還是依賴價格較高的國外智能產品。

二、國際現狀

自從1929年美國LIMITORQUE（利密托克）公司制造出了世界上第一臺電動執行機構以來，國際上電動執行器技術水平發展迅速。20世紀80年代起，國外相繼推出了符合各種現場總線標準的智能執行器，在工業現場取得了較好的應用效果。由于高新技術的迅猛發展，目前國外已開發出新一代智能化電動執行機構產品，電子計算機技術、微機控制技術已在閥門設計中得到廣泛應用。這些智能化電動執行器功能強大、簡單可靠、技術先進?？傊?，國際上智能電動執行器有以下特點：

（1）智能通信，智能控制智能電動執行器利用微機技術和現場通信技術，實現雙向通信、PID調節、在線自動標定、自校正與自診斷等多種控制技術要求的功能，有效提高控制水平。

（2）機電一體化新型智能化電動執行機構將伺服放大器與執行機構合為一體，驅動電路應用功能強大的集成模塊，結構簡單，控制性能好。

（3）控制策略更為先進，先進的控制方法有利于解決電機的慣性問題，實現準確定位，提高控制精度。Nucom電動執行器利用先進的電制動技術，控制精度可達1/250，國產的普通型DKZ及DKJ電動執行器控制精度一般為2.5/100。

三、電動執行器的發展趨勢

電力電子技術、計算機技術及通訊技術的快速發展必將推動電動執行器更加快速的發展，機電一體化將取代分體式結構;智能通訊取代模擬信號;控制精度將越來越高，使用環境越來越廣;功能更強大，可靠性更高，以適應不斷發展的自動控制的要求。

1總線化、網絡化

國外，以工業局域網技術為基礎的工廠自動化工程技術在最近十年來得到了長足的發展，作為自動控制中自動化儀表之一的電動執行器為適應這一發展趨勢，也應具有標準的串行通信接口（如RS-232或RS-422接口等）和專用的局域網接口，以增強其與其它控制設備間的互聯能力，只需要一根電纜或光纜，就可以將數臺、甚至數十臺電動執行器與上位計算機連接成為整個數控系統?，F場總線是安裝在生產過程區域的現場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統之間的一種串行、數字式、多點通信的數據總線?，F場總線企業網作為今后控制系統的發展方向，以其所具有的開放性，網絡化等優點，使它與Interent的結合成為可能，現場總線技術應用于電動執行器成為必然趨勢?，F場總線技術的應用，取代了傳統的4～20mA模擬信號，實現了電動執行器的遠程監控，狀態、故障、參數信息傳送，完成遠程參數化工作，提高了它的可靠性，降低了系統及工程成本。目前有影響的現場總線主要有PROFIBUS，FF，HART，CAN等。其實，國外目前的智能電動執行器一般都帶有現場總線接口，我國也開發了一些帶現場總線接口的智能執行器。

2數字化、智能化

智能化是當前一切工業控制設備的流行趨勢，價格低廉的單片機和新型高速微處理器將全面代替以模擬電子器件為主的電動執行器的控制單元，從而實現完全數字化的控制系統。全數字化的實現，將原有的硬件控制變成了軟件控制，從而可以在電動執行器中應用現代控制理論的先進算法（如：最優控制、人工智能、模糊控制、神經元網絡等）來提高控制性能。傳統的電動執行器一般被看作是線性系統，由放大環節和積分環節組。但實際上，絕大多數執行器參數在運行期間會顯著地發生改變，應用參數調度和模型辨識自適應控制將大大提高電動執行器的控制性能。相對氣動、液動執行器來說，接線簡單、功能強大、使用可靠的智能電動執行器將不斷擴大應用范圍。

3小型化、機電一體化

電力電子的高度集成化，單片機的使用以及一些功能強大模塊的使用，使電動執行器的體積越來越小，向小型化，輕便化發展。目前，智能電動執行器一般將整個控制回路裝在一臺現場儀表里，將伺服電機，現場儀表控制器安裝為一體。電動執行器一體化，使得執行器的安裝與調試工作都得到了簡化;將整個控制回路裝在一臺現場儀表里，又減少了因信號傳輸中的泄露和干擾等因素對系統的影響，提高了系統的可靠性。

國際上，電動執行器正朝著小型化、一體化、數字化、智能化、總線化和網絡化方向快速發展，國產電動執行器在產品的品種、控制精度、工藝水平、可靠性、智能化和網絡化方面還有較大差距，具有自主知識產權的高性能電動執行器十分匱乏。但我們一定會與世界的差距越來越小。

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