[01636178]智能电动阀门执行器的研究与开发

项目的研究背景 目前,国外的智能电动执行器已经形成许多产品,广泛应用于工业领域。但国内产品相对于国外比较落后,如802系列阀门电动装置,天津欧托克电动执行器。该系列产品由电机、齿轮减速箱、涡轮、涡杆行程及转矩控制机构组成。使用时另配电气控制设备或者增加扩展控制箱来实现电动操作,人机交换不直观,且行程和转矩控制采用机械结构来实现,对机械加工精度要求很高,自动化程度比较低、功能较少,更不能有效的控制其管道中介质的流量。 项目的研究目的 在现代过程控制领域中,执行机构是必不可少的部分。随着工业的发展,电动执行器在工业现场控制中的重要地位逐步呈现出来,尤其是在化工、冶金、电力等行业的自动化程度不断提高的情况下,在比较危险的场所或者需要远程控制的场合,电动执行器的应用大大的保障了生产的安全性,提高了生产效率和系统可靠性。 此项目研究的主要目的是研究一款智能系统控制阀门实现程控、自控、遥控中不可缺少的驱动设备,研究内容包括阀门产品需求分析,执行器机械结构设计,电路设计,系统调试。其中重点主要解决机械结构设计和电路设计。 主要论点与论据 智能电动执行器主要由微控制器、三相电动机、减速传动机构、位移传感器、转矩传感器、电源转换等组成。其中微控制器作为系统的检测帮控制模块,控制方式可以是本地或远程,通过红外遥控或总线控制接受用户指令,控制三相电机的停启动和正反转,推动执行器使阀门开口到指定的大小,同时检测执行器位移、电机轴扭矩和电机线圈温度信号,确保系统的安全运行和精确的执行结果。 执行器主要是在控制器作用下控制电机转动带动机械传动部分来输出转矩和位移,机械部分主要包括蜗轮蜗杆传动、位移检测齿轮组、蜗杆轴转矩检测、电机轴与蜗杆轴的联轴器、电动手动离合器等部分。手动离合器用来控制蜗轮与手轮之间的离合,当压下手柄时,蜗轮与手轮连接,此时通过手轮可以操作执行器,当松开手柄时蜗轮与手轮分开,此时电机的转动不会带动手轮一起转动。 创见与创新 该执行器加入一款多功能连接器,而国内市场上执行器是与阀门直接对接,是没有执行器,所以该执行器能够克服现有执行器与阀门在连接上单一的状况,从而达到不同厂家生产的阀门也可以连接不同级别的执行器。客户选择阀门之后,执行器的选择也比较宽广,选择阀门后,只需选配相应的执行器,而且能方便的与不同级别的执行器充分连接。连接器的一头连接蜗轮杆,一头连接阀门,使阀门和执行器不要直接连接,一般连接器与执行器的对接端是固态的,蜗轮杆头与连接器一般设计成口缺型对接,而本连接器与阀门的连接端是多样化的,是根据阀门的转接杆造型而改变连接器的造型。 社会经济效益 针对国内市场上的阀门做了充分的调查和研究,国内阀门市场,种类繁多,造成执行器种类繁多。但是产品的不具有兼容性。各家只能买各家的产品。自家的产品不能与他家产品自由组装一起出售。设计缺陷较大,极大降低经济效益。科技含量低,纯手动操作较多,安全性能低,使用环境单一,不能适应于各种复杂恶劣危险环境。所以我们这款产品一旦上市,具有很强的市场竞争力,克服了目前国内市场产品的技术缺陷,将来会大大地占领国内市场。 由于社会的发展需要就必须要求有智能电动控制的执行系统。此产品只是控制系统中最末端的硬件,是整个控制系统中不可缺少的部件。本设计的意义在于能够适应市场上很多款阀门的需求,而且控制效率提升几倍,因此这种设计具有应用的实际意义。所以在整个工业过程控制系统中起着重要的驱动作用。具有体积小、接线方便、精度高、操作简单、智能化等优点。是一款经济实用的产品,具有广阔的市场开发前景,将来会带来巨大的经济效益,会给生活和工作带来极大的便利。 此产品具有较强的环境适应性,我国是一个地域跨度大,气候环境多变的国家。这款执行器考虑到他的运行工作环境,例如在东北三省,内蒙古,新疆等省份应用,可能遇到零下20度以下的情况,产品上具有加热功能,对工作环境温度具有检测控制能力,会自动加热,避免电子元器件停止工作。另外在电路上采用的是一般工作电源（220V）,目前国内产品都用的是高压电380V,而且没有电源保护,人员操作时危险性高。此产品运用一般电源,电路上很高的保护功能,安装了具有高效的绝缘装置,另外还可以应用在人员无法到达的危险场合。