變頻技術(shù)在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用
在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，執(zhí)行單元的工作質(zhì)量至關(guān)重要。每套自調(diào)系統(tǒng)的對象特性、時間常數(shù)、滯后時間、放大倍數(shù)都不同。因此，作為執(zhí)行單元的電動執(zhí)行器也應(yīng)有各種工作速度與之對應(yīng)才是。但電動調(diào)節(jié)閥一旦確定選型，工作速度、行程時間就相對固定，無法滿足系統(tǒng)要求。結(jié)果只有通過頻繁的啟動、停止來滿足給定值附近的微調(diào)，造成了系統(tǒng)的振蕩，容易發(fā)生電機(jī)燒毀事故。采用變頻式電動調(diào)節(jié)閥能很方便的解決這個問題。電動執(zhí)行器要實現(xiàn)高質(zhì)量和高精度的控制，對控制信號的微小變化要反應(yīng)靈敏。實現(xiàn)動態(tài)響應(yīng)好，執(zhí)行機(jī)構(gòu)運行速度必須和控制信號幅度成比例。要克服系統(tǒng)靜差，執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有以低速運行通過*的微調(diào)作用才能修正給定值微小偏差。顯然，不具有變速功能的電動執(zhí)行器是難以滿足上述要求的。
    1 系統(tǒng)主要特點及其工作原理
    智能型變頻電動執(zhí)行器是利用數(shù)字化變頻、單片機(jī)技術(shù)，改造目前現(xiàn)有的電動執(zhí)行器，使之具有智能化、變速運行、動態(tài)響應(yīng)好、調(diào)節(jié)定位精度高、穩(wěn)定性好、故障率低、壽命長及應(yīng)用場合更加廣泛的特點。
    1.1 主要特點
    1）起動電流小
    系統(tǒng)的線路設(shè)計更加簡化，不用配置動力柜，線路簡單，安全可靠，起動電流zui多也就是變頻電機(jī)的額定電流，而傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能達(dá)到5-7倍左右。
    2）實現(xiàn)控制過程*化減少電機(jī)起停次數(shù)，減少閥門磨損
    變頻控制電路使動作過程始終隨控制信號和閥位反饋信號偏差自適應(yīng)調(diào)整?？纱_保以zui小的啟停次數(shù)來實現(xiàn)zui高的控制精度，從而實現(xiàn)控制過程*化，并因起停次數(shù)的減少而減少閥門的磨損。
    3）“軟啟動”和“軟關(guān)閉”在確保zui大力矩的同時可避免對閥門的沖撞
    以zui大力矩的低速度漸進(jìn)調(diào)整閥門開度，并柔性軟起動使起動電流大大減少。即使頻繁起動次數(shù)很多的流量，壓力系統(tǒng)也不會燒毀電機(jī)。這就是變頻、軟啟動、軟關(guān)閉的特色。這一傳統(tǒng)執(zhí)行器難以實現(xiàn)的功能，因內(nèi)置一體化變頻器的采用而得以實現(xiàn)。在接近設(shè)定或極限位置時，變頻器自動調(diào)整電機(jī)供電的頻率和電壓，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，以zui低速度慢慢到達(dá)位置。避免因慣性對閥門造成的過調(diào)和沖撞而施加電制動功能，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩永遠(yuǎn)都不會超過事先設(shè)定的關(guān)斷力矩。
    4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)可改善閥門的線性特性，使用較為簡單的閥門，完成復(fù)雜的控制
    對于復(fù)雜的控制過程，總是希望閥門的開度與介質(zhì)的流速成比例。根據(jù)閥門的特性，內(nèi)置智能控制模塊自動調(diào)整全行程過程中的運行速度，將全行程運行時間分為10檔。每一檔都以不同的速度運行。通過參數(shù)設(shè)定來完成設(shè)置。這一功能被稱為“行程—速度特性”，主要被用來改善閥門線性特性。同時還具備改善閥門的流量特性。
    5）智能程度高，應(yīng)用軟件性能豐富可靠
    變頻電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩、行程、速度編程可調(diào)，大大簡化型號類別，節(jié)約備品件倉貯投資及方便管理。軟件系統(tǒng)針對執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥各種應(yīng)用場合的要求開發(fā)。輸入信號標(biāo)準(zhǔn)化，為4～20mA，1～5V；位置反饋信號標(biāo)準(zhǔn)化；斷線保護(hù)；作用方式可現(xiàn)場任意設(shè)定；聯(lián)鎖控制；斷相、過熱、過力矩、閥卡等多重保護(hù)；具有看門狗、掉電保護(hù)等多項功能。
    1.2 系統(tǒng)工作原理
    圖1為智能型變頻電動執(zhí)行器的工作原理圖。智能型變頻電動執(zhí)行器由減速器部分和控制部分構(gòu)成。控制部分又分為電機(jī)控制電路和控制回路電路。

圖1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理圖    
    其簡單工作過程是：輸入信號（或數(shù)字通信信號）和位置反饋信號,同時進(jìn)入智能控制器A/D轉(zhuǎn)換電路,CPU將二者進(jìn)行比較、運算,輸出一個和偏差方向一致的開關(guān)信號及一個與偏差大小成比例的數(shù)字信號去電機(jī)控制電路,電機(jī)控制電路控制電機(jī)運行速度和運行方向,從而達(dá)到連續(xù)變速控制執(zhí)行器開度,實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的。電機(jī)控制電路對于電機(jī)過載、短路、斷相均可進(jìn)行保護(hù)并輸出相應(yīng)報警信號。RS485通信接口是智能型變頻電動執(zhí)行器與外部按照通信協(xié)議進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信接口。智能型變頻執(zhí)行器通過顯示屏和旋鈕操作來設(shè)定滿足各種使用場合的性能參數(shù)。CPU工作按照預(yù)定程序和參數(shù)來指揮執(zhí)行器工作。