在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,電動(dòng)執(zhí)行器作為將控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)作的關(guān)鍵部件,驅(qū)動(dòng)閥門、擋板等設(shè)備運(yùn)行。其性能優(yōu)劣,很大程度取決于結(jié)構(gòu)形式,不同結(jié)構(gòu)適配不同工況。本文將詳解電動(dòng)執(zhí)行器核心結(jié)構(gòu),助你精準(zhǔn)選型。
一、直行程電動(dòng)執(zhí)行器 直線運(yùn)動(dòng)的 “推拉高手”
結(jié)構(gòu)組成核心部件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(直流 / 交流)、減速機(jī)構(gòu)(齒輪 / 蝸輪蝸桿)、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置、位置反饋單元(如電位器、編碼器)和外殼。
圖:直行程電動(dòng)執(zhí)行器
工作原理
控制信號(hào)觸發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)→減速機(jī)構(gòu)放大扭矩→絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母直線移動(dòng)→推桿伸出 / 縮回→驅(qū)動(dòng)閥門(如閘閥、截止閥)的閥桿上下運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)或流量調(diào)節(jié)。
圖:直行程電動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)圖
優(yōu)勢(shì)、適用場(chǎng)景
優(yōu)勢(shì):直線運(yùn)動(dòng)精度高,推力輸出穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)緊湊,適合短距離往復(fù)運(yùn)動(dòng);
適用場(chǎng)景:需直線驅(qū)動(dòng)的設(shè)備,如閘閥、截止閥、調(diào)節(jié)閥(用于水處理、化工管道的流量控制)、升降式擋板等。
二、角行程電動(dòng)執(zhí)行器 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 “扭轉(zhuǎn)專家”
核心部件為驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)(行星齒輪 / 諧波齒輪)、輸出軸(帶轉(zhuǎn)角限制器)、位置傳感器、扭矩保護(hù)裝置。
圖:角行程電動(dòng)執(zhí)行器(配蝶閥)
工作原理
控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)→減速機(jī)構(gòu)降低轉(zhuǎn)速、提升扭矩→輸出軸按設(shè)定角度旋轉(zhuǎn)(如 90°)→帶動(dòng)閥門(如蝶閥、球閥)的閥芯旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)或調(diào)節(jié)。
圖:部分回轉(zhuǎn)硬密封電動(dòng)蝶閥
優(yōu)勢(shì)、適用場(chǎng)景
優(yōu)勢(shì):旋轉(zhuǎn)角度精準(zhǔn)可控,響應(yīng)速度快,安裝空間小,適合低負(fù)載、小轉(zhuǎn)角需求;
適用:需旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備,如蝶閥、球閥、旋塞閥(用于供暖、空調(diào)系統(tǒng)的管道開(kāi)關(guān))、風(fēng)門擋板等。
三、多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器高扭矩的 “旋轉(zhuǎn)大力士”
結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,包括大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)、多級(jí)減速機(jī)構(gòu)(齒輪 + 蝸輪蝸桿)、輸出軸(無(wú)固定轉(zhuǎn)角限制)、扭矩傳感器、行程控制單元。
圖:多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器
工作原理
電機(jī)經(jīng)多級(jí)減速后,帶動(dòng)輸出軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)→通過(guò)多圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)閥門(如閘閥、截止閥)的閥桿緩慢升降→適合需要大扭矩、長(zhǎng)行程驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)景。
圖:多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器 (配截止閥)
優(yōu)勢(shì)、適用場(chǎng)景
優(yōu)勢(shì):扭矩輸出大(可達(dá)數(shù)千牛?米),行程長(zhǎng),適合高負(fù)載、深閥桿的設(shè)備;
適用:大口徑閘閥、截止閥(用于石油、天然氣長(zhǎng)輸管道)、大型閘門(如水利工程的防洪閘門)等。
四、三類結(jié)構(gòu)形式對(duì)比 一張表看懂差異
結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,包括大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)、多級(jí)減速機(jī)構(gòu)(齒輪 + 蝸輪蝸桿)、輸出軸(無(wú)固定轉(zhuǎn)角限制)、扭矩傳感器、行程控制單元。
三種電動(dòng)執(zhí)行器對(duì)比
運(yùn)動(dòng)形式 | 核心部件 | 輸出扭矩 | 適用閥門 | 應(yīng)用場(chǎng)景 | |
直行程 | 直線伸縮 | 絲杠螺母機(jī)構(gòu) | 中低 | 閘閥、截止閥、調(diào)節(jié)閥 | 化工管道、水處理設(shè)備 |
角行程 | 0-90°旋轉(zhuǎn) | 行星齒輪 或 諧波齒輪 | 中低 | 蝶閥、球閥、旋塞閥 | 供暖空調(diào)、食品加工管道 |
多回轉(zhuǎn) | 連續(xù)多圈旋轉(zhuǎn) | 多級(jí)齒輪 + 蝸輪蝸桿 | 高 | 大口徑閘閥、截止閥 | 石油管道、水利工程閘門 |
五、根據(jù)結(jié)構(gòu)形式選對(duì)執(zhí)行器 選型關(guān)鍵
了解結(jié)構(gòu)形式后,選型時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注 3 個(gè)維度:
工況需求
若管道壓力高、閥門口徑大(如 DN300 以上),優(yōu)先選多轉(zhuǎn)式;若需精準(zhǔn)調(diào)節(jié)流量,直行程更合適;若安裝空間小,角行程是首選
負(fù)載能力
根據(jù)閥門的 “開(kāi)啟扭矩” 選擇 —— 蝶閥、球閥扭矩小,角行程足夠;閘閥、截止閥扭矩大,需直行程或多轉(zhuǎn)式。
控制精度
需高頻調(diào)節(jié)(如化工反應(yīng)釜進(jìn)料閥),選帶高精度編碼器的直行程或角行程;只需開(kāi)關(guān)控制(如防洪閘門),多轉(zhuǎn)式更經(jīng)濟(jì)。
電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)形式關(guān)乎其性能發(fā)揮與系統(tǒng)適配。直行程、角行程、多回轉(zhuǎn)各有所長(zhǎng),按需選型才能保障工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
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