?多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器是一種用于控制閥門、閘門等設(shè)備實(shí)現(xiàn)多圈旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)裝置,廣泛應(yīng)用于石油、化工、水處理、電力等工業(yè)領(lǐng)域,其核心功能是通過輸出多圈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)閥門(如閘閥、截止閥等)的閥桿完成開啟、關(guān)閉或調(diào)節(jié)動(dòng)作。以下從基本定義、結(jié)構(gòu)組成、工作原理、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用等方面詳細(xì)介紹:
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一、基本定義
多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器(Multi-turn Actuator)是指輸出軸能夠完成多圈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(通常超過 360°,甚至數(shù)十圈)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。與部分回轉(zhuǎn)執(zhí)行器(輸出軸旋轉(zhuǎn)角度小于 360°,如球閥、蝶閥常用)不同,它主要適配需要多圈操作才能完成全行程的閥門,通過持續(xù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)閥桿升降或旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)閥門的精確控制。
二、結(jié)構(gòu)組成
多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)通常包括以下核心部分:
驅(qū)動(dòng)單元
提供動(dòng)力的核心組件,分為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)(最常見,由電機(jī)、減速器組成)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)(由氣缸、齒輪機(jī)構(gòu)組成)、液壓驅(qū)動(dòng)(由液壓馬達(dá)、液壓泵組成)等類型,其中電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器應(yīng)用最廣泛。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
由齒輪、蝸輪蝸桿、絲杠等組成,作用是將驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力減速增矩后傳遞給輸出軸,同時(shí)保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度。例如,電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)通過減速器減速后,帶動(dòng)輸出軸低速大扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)。
控制與反饋單元
控制模塊:包括控制電路、操作按鈕(如開 / 關(guān) / 停)、遠(yuǎn)程控制接口(如 4-20mA 信號(hào)、Modbus 協(xié)議),實(shí)現(xiàn)本地或遠(yuǎn)程控制。
反饋裝置:通過編碼器、電位器等元件實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度或圈數(shù),將位置信號(hào)反饋給控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制(如精確到某一圈數(shù)的位置調(diào)節(jié))。
保護(hù)裝置
包括過載保護(hù)(當(dāng)扭矩超過設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停機(jī),防止設(shè)備損壞)、限位保護(hù)(預(yù)設(shè)全開 / 全關(guān)位置,到達(dá)后自動(dòng)停止)、手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)(斷電時(shí)通過手輪手動(dòng)操作)等。
外殼
采用鑄鐵、鋁合金等材質(zhì),具備防水、防塵、防爆(特殊場(chǎng)合)等防護(hù)等級(jí)(如 IP67、Ex dⅡCT4),適應(yīng)不同工況環(huán)境。
三、工作原理
以常見的電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器為例,其工作流程如下:
接收控制信號(hào)(如電動(dòng)開關(guān)信號(hào)、模擬量調(diào)節(jié)信號(hào))后,驅(qū)動(dòng)單元的電機(jī)啟動(dòng),輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。
動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(減速器)減速增矩,將高速低扭矩轉(zhuǎn)化為低速高扭矩,傳遞至輸出軸。
輸出軸帶動(dòng)閥門的閥桿(如閘閥的梯形螺紋閥桿)旋轉(zhuǎn),通過螺紋傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為閥桿的直線升降,實(shí)現(xiàn)閥門的開啟或關(guān)閉。
反饋裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和位置,將信號(hào)傳回控制系統(tǒng),當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定位置(如全開、全關(guān)或某一中間開度)時(shí),控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)信號(hào),完成操作。
四、主要分類
根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同,多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器可分為以下幾類:
電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器
以交流電機(jī)(380V/220V)或直流電機(jī)(24V/48V)為動(dòng)力,通過電氣控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,是工業(yè)領(lǐng)域的主流類型。
優(yōu)點(diǎn):控制精度高、可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、無(wú)需額外動(dòng)力源(僅需電力);缺點(diǎn):依賴電源,斷電時(shí)需手動(dòng)操作。
氣動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器
以壓縮空氣為動(dòng)力,通過氣缸驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多圈旋轉(zhuǎn),適用于易燃易爆、無(wú)電力供應(yīng)的場(chǎng)合。
優(yōu)點(diǎn):防爆性能好、響應(yīng)速度快;缺點(diǎn):需要穩(wěn)定的氣源,控制精度相對(duì)較低。
液壓多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器
以液壓油為動(dòng)力,通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),輸出大扭矩,適用于高負(fù)載、大口徑閥門(如 DN1000 以上閘閥)。
優(yōu)點(diǎn):扭矩輸出大、抗過載能力強(qiáng);缺點(diǎn):系統(tǒng)復(fù)雜(需液壓泵、油管等),維護(hù)成本較高。
五、核心特點(diǎn)
多圈旋轉(zhuǎn)輸出:輸出軸可連續(xù)旋轉(zhuǎn)多圈(如 10 圈、50 圈等),適配需要多圈操作的閥門(如閘閥、截止閥、波紋管閥等)。
高扭矩輸出:通過減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)增矩,可驅(qū)動(dòng)大口徑、高壓力的閥門(扭矩范圍從幾十牛?米到數(shù)萬(wàn)牛?米)。
精確控制:配合反饋裝置和控制系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)閥門開度的精確調(diào)節(jié)(如控制精度達(dá) ±1%),滿足工藝參數(shù)(如流量、壓力)的穩(wěn)定控制需求。
自動(dòng)化與遠(yuǎn)程控制:支持本地手動(dòng)操作和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制(如 DCS、PLC 系統(tǒng)集成),適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求。
環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng):通過防護(hù)設(shè)計(jì),可在高溫、低溫、潮濕、粉塵、防爆等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。
六、典型應(yīng)用場(chǎng)景
多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器主要用于驅(qū)動(dòng)需要多圈操作的閥門,常見應(yīng)用場(chǎng)景包括:
石油化工:控制原油、天然氣管道中的閘閥、截止閥,實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的通斷或流量調(diào)節(jié)。
水處理:用于自來(lái)水廠、污水處理廠的大口徑閘閥,控制管道的通水或斷水。
電力行業(yè):在電廠的蒸汽管道、冷卻水系統(tǒng)中,控制截止閥、閘閥的開關(guān),保障機(jī)組安全運(yùn)行。
市政工程:城市供暖、燃?xì)夤艿乐械拈y門驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)集中調(diào)控。
冶金、輕工:生產(chǎn)線中物料輸送管道的閥門控制,配合工藝節(jié)奏調(diào)節(jié)流量。