在自动化仪表行业中,电动执行机构又被称为电动执行器,一般由减速机构、电动机、电气控制装置这三大部件组成。其中,电气控制装置在近10年中的发展变化最快,品种最多。国内外各著名执行器制造商都在积极不断地运用新技术、新材料、新工艺开发出顺应时代发展的各具特色的新产品,使世界各国工业生产过程自动化控制系统得控制品质得以距大的提升。而且随着微电子、计算机、通信网络技术和机电一体化技术的迅速发展,电动执行机构中带有微处理器的智能电气控制装置,已形成执行器发展的总趋势,因此尽快了解国内外电动执行机构的发展差异,对于更好地应用国外产品、进一步提升国产电动执行器的整体品质,非常必要。
在过程控制系统中,执行器接受调节器的指令信号,经执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移,去操纵调节机构,改变被控对象进、出的能量或物料,以实现过程的自动控制。
电动执行器是以电能为动力的,它的特点是获取能源方便,动作快,信号传递速度快,且可远距离传输信号,便于和数字装置配合使用等。所以电动执行器处于发展和上升时期,是一种有发展前途的装置。其缺点是结构复杂,价格贵和推动力小,同时,一般来说电动执行器不适合防火防爆的场合。但如果采用防爆结构,也可以达到防火防爆的要求。
在现代化生产过程控制中,执行机构起着十分重要的作用,它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。电动执行机构是电动单元组合仪表中的执行单元,是自动调节系统中的重要环节之一。它与变送单元、调节单元等配套,接受统一直流标准输出信号0~10mA(‖)或4~20mA(|||)并将此信号转换成力矩或推力,以推动各种类型的调节阀门的开启程度,从而达到对工艺介质流量、压力、温度、液体等参数的自动调节。因具有动作灵敏、能源取用方便、信号传递距离远等优点,广泛用于电站、石油、化工、冶金、轻工等工业生产过程的自动调节和远程控制中。
电动执行机构按输出位移的形式分为:ZKJ型电动执行机构和ZKZ型电动执行机构两种。
ZKJ型角行程电动执行机构配角行程电动调节阀。(如蝶阀、球阀、偏心旋转阀等)。
DKZ型直行程电动执行机构配直行程电动调节阀。(如单座阀、双座阀、套筒阀、三通阀等)。
电动调节阀由电动执行机构和调节阀组成,其中包括伺服放大器。还可以辅助单元SFD型电动操作器配用。
二、国际市场现状及发展趋势
自1929年LIMITORQUE公司制造出了世界上第一台电动执行机构以来,国际上电动执行器技术水平发展迅速。20世纪80年代起,国外相继推出了符合各种现场总线标准的智能执行器,在工业现场取得了较好的应用效果。由于高新技术的迅猛发展,目前国外己开发出新一代智能化电动执行机构产品,电子计算机技术、微机控制技术己在阀门设计中得到广泛应用。这些智能化电动执行器功能强大、简单可靠、技术先进。国际著名的电动执行器公司英国的ROTORK(罗托克)生产的IQ系列智能化电动执行器,不但具有智能通信、智能控制、支持多种现场总线的功能,而且其独有的双密封系统和红外线非侵入式设定使它可用在任何环境中,防水防暴,终身可靠,调试及故障排除简单。德国Hartmann&Braum公司新一代产品智能电动执行器MOE700实现了智能式电子一体化,变频变速定位,监控等功能。代表着该领域的世界先进水平的公司还有美国的JORDAN公司和LIMITORQUE公司等几家国外著名的公司。JORDAN公司的智能电动执行器突出特点是动作频率高,其动作频率是2000~4000/h,而国内的电动执行器动作频率在2000/h以下,一般动作频率达到1200/h就是很高的了。
总之,国际上智能电动执行器有以下特点:(1)智能通信,智能控制智能电动执行器利用微机技术和现场通信技术,实现双向通信、PID调节、在线自动标定、自校正与自诊断等多种控制技术要求的功能,有效提高控制水平。(2)机电一体化新型智能化电动执行机构将伺服放大器与执行机构合为一体,驱动电路应用功能强大的集成模
我国电动执行器行业处在一个非常有利的发展时期,面临着良好的发展机遇。但是,除了能够满足国际市场需求的低压电动执行器外,高压电动执行器仍然依靠进口。在宏观经济持续看好的形势下,我国电动执行器产品的进出口有所增长,但国际市场的竞争在不断加剧,使电动执行器行业的销售收入和利润大幅下降。这是由于国内的电动执行器企业与国外的存在一定的差距,电动执行器行业起点低,规模小,专业化程度低,市场化程度低等因素制约着我国电动执行器产品的发展。
、恶性竞争
整个电动执行器行业的不景气,导致了我国电动执行器产品的落后,由于我国电动执行器市场已基本形成国营、集体、合资、股份及个体民营并存的局面。在激烈的市场竞争中,那些以赢利为目的的厂商,不惜损害他人利益以次充好,扰乱了正常的电动执行器产品市场发展。
、起点低、规模小
目前,我国电动执行器行业生产企业约有5000多家,年销售收入超过5千万的仅有7家,超过一个亿的3家,2亿元以上的企业一家没有。这种小规模的企业经济基础差,竞争能力薄弱,难以在市场上产生震撼力,与同行业国际知名企业的竞争就更加困难。
、产品技术含量低
我国电动执行器行业目前已经能生产十几大类产品。尽管这些产品有力支援了国内经济建设,但是应该清楚的看到这些产品大都属于一般技术含量或劳动密集型产品,很少具有国际领先水平,更别说是竞争力了。
、销售渠道单一
目前我国电动执行器行业生产能力严重过剩,约有40%的生产能力放空。由于国内电动执行器行业销售渠道普遍的同质化,产品高度饱和,使得销售成本较高、利润低,缺乏竞争优势。
、管理水平低下
我国电动执行器企业机制不活、技术管理水平低、管理人才短缺,很难跟上国际标准的步伐。在这种情况下,国内电动执行器企业引进国外的先进设备和先进技术,加强管理,培养人才以此武装自己,对抗外企,已势在必行。
国内电动执行器行业要摆脱目前的困境,突破瓶颈的束缚,寻求新的发展空间,在激烈的竞争中站住自己的位置,势必要采取相应的措施,提高竞争力,振兴我国电动执行器行业。
现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比,一旦出厂,这一速度固定不可调整,其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段,系统的安全性较差,不便与计算机联网。鉴于以上原因,采用传统的大流量电动执行机构的控制系统,可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用,这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。