執行器作為一種動力裝置,不僅已經廣泛的應用於各種閥門的驅動、控製中,而且也正在被更多的用戶應用在幾乎任何需要動力驅動的部位。如果按執行器驅動裝置的類型劃分的話可分為電動執行器、氣動執行器和電液執行器三大類。
目(mu)前(qian)使(shi)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)是(shi)電(dian)動(dong)和(he)氣(qi)動(dong)執(zhi)行(xing)器(qi),其(qi)原(yuan)因(yin)為(wei)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)器(qi)體(ti)積(ji)小(xiao)使(shi)用(yong)方(fang)便(bian)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)調(tiao)節(jie)控(kong)製(zhi),氣(qi)動(dong)執(zhi)行(xing)器(qi)在(zai)有(you)氣(qi)源(yuan)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan),但(dan)二(er)者(zhe)也(ye)同(tong)時(shi)有(you)自(zi)身(shen)無(wu)法(fa)克(ke)服(fu)的(de)缺(que)點(dian),比(bi)如(ru)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)器(qi)實(shi)現(xian)大(da)驅(qu)動(dong)力(li)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan),而(er)且(qie)存(cun)在(zai)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)和(he)維(wei)護(hu)問(wen)題(ti);而氣動執行器則存在穩定性和控製精度不高的問題等。
而電液執行器(包括高精度的電液伺服控製執行器)則ze可ke以yi很hen容rong易yi的de實shi現xian大da驅qu動dong力li控kong製zhi,高gao精jing度du的de調tiao節jie控kong製zhi和he快kuai速su開kai關guan控kong製zhi,那na麼me為wei什shen麼me這zhe種zhong驅qu動dong器qi應ying用yong的de不bu多duo呢ne?其qi原yuan因yin主zhu要yao是shi過guo去qu電dian液ye執zhi行xing器qi往wang往wang需xu要yao配pei套tao使shi用yong一yi個ge液ye壓ya站zhan或huo者zhe帶dai一yi套tao伺si服fu控kong製zhi係xi統tong致zhi使shi體ti積ji龐pang大da,往wang往wang存cun在zai泄xie漏lou等deng問wen題ti,而er且qie使shi用yong成cheng本ben很hen高gao(能耗和維護費用)。因而僅在少數需要大驅動力或高精度調節控製的時候才使用。
目前一種由美國KOSO公司生產的新型的REXA電液集成執行器已經進入中國市場並在很多領域得到了應用,REXA電液執行器是一種智能型機、電、液一體化的執行器,它有兩個係列Xpac和Mpac,其中Xpac執行器是一種專用於調節、由微處理器控製的集成型的電液執行器。其調節性能與目前我們常見的電液伺服執行機構可以媲美。Mpac是專用於開關控製的電液執行器,有著優良的穩定性和可靠性。REXA執(zhi)行(xing)器(qi)因(yin)其(qi)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)化(hua)的(de)設(she)計(ji)改(gai)變(bian)了(le)傳(chuan)統(tong)電(dian)液(ye)執(zhi)行(xing)器(qi)體(ti)積(ji)龐(pang)大(da)的(de)缺(que)點(dian),而(er)電(dian)液(ye)執(zhi)行(xing)器(qi)優(you)良(liang)的(de)控(kong)製(zhi)性(xing)能(neng)卻(que)得(de)到(dao)了(le)保(bao)證(zheng)和(he)提(ti)高(gao)。下(xia)麵(mian)簡(jian)單(dan)介(jie)紹(shao)一(yi)下(xia)Xpac係列執行器的組成、原理和性能特點。
REXA執行器主要由兩大部分組成即執行器(集成在一起的液壓缸和電液動力組件)和控製箱部分。在使用中執行器安裝在被驅動裝置上,控製箱可根據需要遠程或就近安裝,二者由電纜連接,電纜包括動力電纜、控製電纜和反饋電纜,長度最長可達150米,方便的實現遠距離控製。
執行器部分的核心是電液動力模塊,該模塊由馬達、齒輪泵、流量配對閥、儲油箱、電加熱器和旁路電磁閥(彈簧失效單元特有)等組成。動力模塊有B、C、1/4D、1/2D和D五種規格。這些規格的動力模塊均以2000psi(13.78Mpa)的(de)壓(ya)力(li)把(ba)油(you)傳(chuan)遞(di)到(dao)液(ye)壓(ya)缸(gang),而(er)由(you)於(yu)其(qi)內(nei)部(bu)不(bu)同(tong)的(de)泵(beng)和(he)馬(ma)達(da)組(zu)合(he),產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)最(zui)大(da)流(liu)量(liang)和(he)由(you)此(ci)使(shi)執(zhi)行(xing)器(qi)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)最(zui)大(da)行(xing)程(cheng)速(su)度(du)。更(geng)大(da)的(de)速(su)度(du)可(ke)采(cai)用(yong)將(jiang)若(ruo)幹(gan)動(dong)力(li)模(mo)塊(kuai)組(zu)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)的(de)方(fang)法(fa)或(huo)采(cai)用(yong)REXA特有的增壓泵係統來獲得。這種模塊形式的結構不僅提高了通用性,保證了產品性能的穩定,而且減少了備件的庫存量。
那麼REXA Xpac執行器是如何實現高性能的調節控製的呢?這裏不能不提到其專利的流量配對(Flow Match System)係統(見下圖)這(zhe)一(yi)液(ye)壓(ya)控(kong)製(zhi)方(fang)麵(mian)的(de)最(zui)新(xin)技(ji)術(shu)。該(gai)係(xi)統(tong)使(shi)得(de)執(zhi)行(xing)器(qi)內(nei)部(bu)流(liu)體(ti)壓(ya)力(li)得(de)以(yi)獨(du)立(li)於(yu)外(wai)部(bu)載(zai)荷(he)的(de)大(da)小(xiao)和(he)方(fang)向(xiang)而(er)保(bao)持(chi)恒(heng)定(ding),是(shi)執(zhi)行(xing)器(qi)可(ke)以(yi)對(dui)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)迅(xun)速(su)作(zuo)出(chu)反(fan)應(ying),輸(shu)出(chu)平(ping)滑(hua)、精確的操作從而使係統取得其他方式極難達到的定位效果。流量配對係統允許Xpac以增量的方式定位,馬達和泵隻在執行其需要動作時運轉,一旦油缸輸出到達預定位置,泵馬達即停止工作,流量配對係統可確保Xpac原位鎖定,係統的調節任務不受泵馬達啟、停或反轉的影響。
控製箱包括位置控製處理器、電源、馬達驅動器、保險絲、濾波器和一個終端,位置處理器(PCP)包括一個8位80C52微處理器,一個用於程序存儲的32KB
EEPROM存儲器,一個用於數據存儲的2KB
EEPROM,一個12位A/D轉換器和一個3鍵5位顯示板。PCP同時提供兩個安裝可選I/O接口板的連接器。
Xpac由位置控製處理器(PCP)控製。在PCP操作設置中有自動、設定和現場三種操作模式。在調節操作中,PCP處於自動模式。在設定模式中使用者可以利用鍵盤和顯示板,通過一些簡單的操作步驟對速度、行程、死區可控製信號等各種參數進行設定。在現場模式中,允許利用PCP鍵盤手動操作。
執行器的動作過程是執行器根據設置時確定的行程和信號範圍,PCP把ba外wai部bu送song入ru的de控kong製zhi信xin號hao轉zhuan化hua為wei目mu標biao位wei置zhi,執zhi行xing器qi的de當dang前qian位wei置zhi通tong過guo裝zhuang在zai執zhi行xing器qi上shang的de反fan饋kui組zu件jian測ce定ding。目mu標biao位wei置zhi和he當dang前qian位wei置zhi的de差cha值zhi為wei控kong製zhi偏pian差cha。如ru果guo偏pian差cha超chao出chu了le死si區qu(用戶設定),PCP將啟動馬達重新校正。
雙向齒輪泵通過兩個流量配對閥(FMV1和FMV2)中的一個來使雙作用缸的任一側增壓,為把活塞移動到左邊,通過A端口使FMV2加壓,閥芯在壓差作用下左移打開逆止閥,液壓油可從端口D流到B,從端口A流到E,在從D流出的油壓作用下活塞向左移動。需要說明的是在圖示活塞的運行方向和負載方向相反的情況下,由於B、C端口的壓力很低,幾乎為大氣壓力,此時FMV2還起到節流閥的作用使Dqiangbaochishidangdebeiya,congerbaozhengxitongyunxingpingwen。dangyougangshuchudaodazhidingweizhishibengtingzhigongzuo,lianggenizhifajunguanbi,yeyayouliuzaigangnei,madabuxuyaocaozuojiukeyishiyeyagangdeweizhideyibaochi。
Xpac執行器的輸出形式有直線位移或角位移可選。直線位移推力從0.9噸到53噸;角位移扭矩從68Nm到45194Nm,足以滿足大多數的控製力要求。直線位移速度根據不同模塊和出力而不同,如8896Nm出力時最大可達101mm/s;角位移速度同樣根據不同模塊和出力而不同,如282Nm出力時可達0.55s/90°。死區:0.1%,可利用PCP在0.1%-0.5%之間調整。定位精度小於全行程的0.15%。線性度小於全行程的0.05%。重複精度小於全行程的0.10%。正常工作溫度:-12~90℃。對於一些特殊和高難度的應用,如最小控製點設定、流量特性描述和水錘抑製(雙速)以及喘振控製等,REXA均能提供可選軟件或硬件配置。
具有這樣複雜的控製功能和優良的控製特性的REXA執行器,安裝使用起來卻非常的簡單、方便。它可以很輕鬆的和各種閥門配套使用,也可以替代複雜的伺服控製機構,輕鬆的實現各種精密控製要求。目前REXA執行器在電廠設備、石化管線、冶金設備、水處理廠調節閥以及各種燃氣動力管道閥門上已經有了越來越多的應用。
總之,REXA執行器是集成了電動操作的簡易性,液壓的動力快速,固態電子的可靠性和用戶配置操作的靈活性,從而簡化了液壓係統的使用、調節、診斷和維護的革命性技術,這一技術值得大力推廣和應用。