【中国阀门网】1 引言

    1.1 问题的提出

    随着国内外电子技术的迅猛发展，工业控制水平的不断提高，舰艇动力装置的控制系统也在不断完善。近年已陆续将机械调节或就地手操改为电气控制或电液控制，由电动调节阀代替原机械式的减压阀。但控制系统中的薄弱环节始终是电动执行机构，欲提高自动化水平，必须采用高可靠电动执行机构，才能确保控制系统工作可靠性，因此，必须进行满足船用条件、工作性能高度可靠的电动执行机构研究方面的工作。

    1.2 技术性能指标

    改进完善的电动执行机构的技术性能指标：

    （1）输入信号为4~20mADC或1~5VDC；
    （2）负载电阻为500Ω；
    （3）死区为1%~9.9%可调；
    （4）基本误差≤±1.5% ；
    （5）供电电源为380VAC、50Hz；
    （6）环境温度为-30~60℃
    （7）防护等级为IP68。

    2 选型

    我国自行设计生产的DKZ、DKJ电动执行机构，广泛应用于工业领域。从1989年用于舰艇水位控制以来，多次出现故障，故障部位基本是机械锈蚀，内部位置反馈电路的差动变压器连杆上的螺钉易脱落，且零点调整极不方便。

    近年，国内电动执行机构厂家纷纷引进国外技术，有的是全套进口执行机构器件，国内组装，生产技术进行国产化；有的进口主要器件和壳体，国内组装；也有的进口原装执行机构。例如，德国西门子公司的2SA15、2SB15执行机构，它的接插部分，现场操作部分，信号开关部分，转换部分均是独立的箱体，与执行机构主体分别依靠4个螺钉连接，彼此之间电缆连接外露，其船用冲击、振动试验不易过关。再如，英国ROTORK公司IQM智能型及AQ型执行机构，其产品广泛用于欧、美州及中东，其防护等级为IP68。IQM智能型执行机构内部参数的调整是通过红外给定器实施的，一旦参数整定完毕，其内部参数就不会改变。

    通过调研，英国ROTORK公司IQM智能型电动执行机构可靠性相对较高，它较之目前市场所见到的电动执行机构有更多的优势。首先是它的智能化，红外技术的引进具有时代特征，其特点更接近要求；其二，它的外型尺寸相对比较小，在舰船上容易布置、安装；其三，调试方便，它可以不打开电动执行机构盖子，便可通过IQ设定器调整执行机构及调节阀的状态参数；其四，防护等级高，可达IP68；其五，控制电机的开关采用的固态继电器，反馈部件采用的是霍尔效应原理，工作可靠性高；其六，IQ给定器具有通用性，可互换，其参数整定方便、灵活。

    从市场的调研来看，国内的电动执行机构与国外的同类产品相比差距较大，包括引进国外技术从而进行国产化的电动执行机构，与进口原装的电动执行机构质量上比较也存在着一定的差别。目此，选择IQM系列电动执行机构，在它的基础上进行改进、完善，这样工作量少、易于达到设计要求，改进后的产品可体现先进性、工作可靠性高，可装艇应用。

    3 船用化处理

    IQM智能型电动执行机构，虽说具有较好的性能指标，但它依旧属于工业产品，而舰艇应用环境恶劣，潮湿、盐雾较为严重，为此对IQM电动执行机构进行了船用化处理。

    3.1 喷涂三防漆

    为预防潮气进入，对IQM执行机构内部6块电路板进行了洁化处理及涂覆三防漆，以达到防护电路板及板上元器件因盐雾、霉菌、潮湿等降低其绝缘性能的目的。

    3.2 加固处理

    IQM电动执行机构内部控制电路板及其部件由O型圈固定在一起，置于电动执行机构壳内。为防止电动执行机构因剧烈振动和冲击而使其松散，另加了机械卡窟及固定控制板的不锈钢紧固件。

    3.3 密封处理

    IQM电动执行机构的电缆出口，用塑料螺栓紧固。为防潮气进入接线端子处，从而降低端子的绝缘电阻。进行了填料函设计及加工，以代替原执行机构上进线的塑料螺栓。

    3.4 试验

    3.4.1 船用环境条件试验

    改进完善后的电动执行机构通过了按GJB4-83标准进行的高温、低温、低温储存、恒定湿热、冲击、振动、外壳防水等舰用环境条件试验考核，所试项目全部台格。

    3.4.2 通电考核实验

    IQM电动执行机构进行了连续通电考核试验，设备工作正常。

    3.4.3 系统试验

    将电动执行机构、调节器和模拟控制对象等组成系统，施加多种扰动，系统工作正常，表明电动执行机构满足控制系统的要求。

    4 位置发送技术研究

    位置反馈信号是操作人员了解调节阀的工作状态是否正确的手段，同时也作为自动控制系统中调节器的输入信息之一。电动执行机构的位置发送电路的可靠与否，直接影响到对被控参数的有效控制。所以，位置反馈电路是执行机构中较为重要的环节，是机电联系的桥梁。国产及引进的电动执行机构最易出现故障的部位多为位置反馈电路。

    IQM电动执行机构位置反馈是利用霍尔效应与扭矩传感信号转为脉冲，脉冲信号通过比例计算、模数转换为电信号对应阀的开度。若需改变阀位行程，可用IQ给定器调整执行机构的行程及运行时间，以适应不同介质、不同控制参数的要求。

    另外，也有电动执行机构由于离合器脱节，电机虽在转动，阀杆在上下移动或阀在转动，但阀位反馈信号没有，为此可考虑将阀转动部位增加位移传感器，只要阀动，位移传感器便由4~20mA电信号指示出来，即直接感受到阀的位置，它不参与系统控制，但可与执行机构位置反馈电路输出信号比较，相互对照、相互校验，即使电动执行机构的位置反馈故障，可通过安装于阀上的位移传感器指示判断出故障部位，节省检修时间，同时可以根据该位移传感器大小判断管路的水、汽的流量、压力情况等其安装部位可考虑在电动执行机构与阀连接杆上，通过卡箍相连。

    5 结语

    因舰艇工作环境恶劣，现役舰艇上的电动执行机构经常出现故障，严重影响了系统的正常工作。为提高舰用环境下的可靠性，改进后的的电动执行机构采取了相应的新举措。经过电性能试验，船用环境条件考核试验，累计通电考核实验，均满足技术性能指标要求，达到了预期的效果。它可直接应用于舰艇动力装置，也可推广应用于其他化工、电站等领域，具有广阔的应用前景。

(来源：潘艳 王铎 孙建华)