Actionneur électrique multi-tours: principe, application

Dans le domaine de l'automatisation industrielle moderne, actionneurs électriques multi-tours , en tant que dispositif de conduite clé, jouent un rôle indispensable. Ils peuvent convertir efficacement l'énergie électrique en rotation mécanique, contrôler avec précision le fonctionnement de divers équipements et sont largement utilisés dans de nombreuses industries telles que l'énergie, l'industrie chimique et la conservation de l'eau. Avec l'avancement continu de la technologie, les actionneurs électriques multi-tours ont atteint des améliorations significatives de la performance, de la fonction et de l'intelligence, defrant une forte garantie pour le fonctionnement efficace, précis et sûr de la production industrielle.

Qu'est-ce que Un actionneur électrique multi-tours?

Un actionneur électrique multi-tours est un dispositif de contrôle automatique qui peut convertir l'énergie électrique en sortie de mouvement de rotation multi-virnes. Il est principalement utilisé pour générer des équipements qui nécessitent plusieurs tours de rotation pour obtenir une ouverture complète, une fermeture complète ou un réglage précis. Les objets d'application les plus courants sont diverses soupapes, telles que les vannes de porte, les vannes d'arrêt, les vannes de piston, etc. Contrairement aux actionneurs électriques de tour partiel qui ne peuvent atteindre que 90 degrés ou moins de 360 degrés de rotation, les actionneurs électriques multi-tours peuvent réaliser une rotation continue de plusieurs virages (généralement plus d'un virage à un tournant élevé.

Principe de travail de actionneur électrique multi-tours

Le principe de travail de l'actionneur électrique multi-tours est basé sur le fonctionnement coordonné de l'entraînement moteur et la transmission mécanique. Prenez l'actionneur électrique à plusieurs virages communs sur la base du moteur asynchrone triphasé à titre d'exemple:

l Entrée d'alimentation : Lorsque la puissance est activée, le moteur asynchrone triphasé commence à fonctionner et produit une énergie mécanique rotative à grande vitesse. La vitesse de rotation du moteur est généralement élevée, généralement entre plusieurs centaines et plusieurs milliers de révolutions par minute, mais son couple de sortie est relativement faible.

l Réduction : Étant donné que l'ouverture et la fermeture d'équipements tels que les vannes nécessitent un grand couple et une basse vitesse, un mécanisme de réduction est nécessaire pour correspondre aux caractéristiques de sortie du moteur. Le mécanisme de réduction est généralement composé de vitesses de visages, d'ensembles d'engrenages et d'autres composants. La rotation à grande vitesse du moteur est transmise par l'engrenage de vers ou l'engrenage, et la vitesse est progressivement réduite, tandis que le couple est augmenté en fonction du rapport de transmission. Par exemple, grâce à la transmission de l'engrenage à ver, la sortie à grande vitesse et à faible couple du moteur peut être convertie en une sortie à basse vitesse et à torque élevé de l'arbre de sortie, afin que l'arbre de sortie puisse conduire la vanne à une vitesse et un couple appropriés.

l Fonctionnement de la section de contrôle : La section de contrôle est le cœur de l'actionneur électrique multi-tours. Il reçoit des signaux de contrôle du système de contrôle, tels que des signaux de courant de 4 à 20 mA, des signaux de tension 0-10V ou des signaux de communication numérique. Ces signaux représentent les exigences de commande pour la position de sortie ou l'action de l'actionneur. La section de contrôle compare le signal de contrôle reçu avec le signal de position réel réduit par le dispositif de rétroaction de position interne de l'actionneur et génère des instructions de contrôle en fonction des résultats de comparaison pour contrôler l'avant, l'inverse ou l'arrêt du moteur. Par exemple, lorsque le signal de commande nécessite que l'ouverture de la soupape augmente, si l'ouverture de la valve réelle est inférieure à la valeur définie, la section de commande contrôlera le moteur pour faire tourner vers l'avant, ce qui entraîne la vanne pour tourner dans le sens d'augmenter l'ouverture; Lorsque l'ouverture de la valve réelle atteint la valeur définie, la section de commande contrôlera le moteur pour arrêter de fonctionner.

l Positionner les commentaires : Afin de permettre au système de contrôle de connaître l'état de fonctionnement de l'équipement en temps réel, l'actionneur électrique multi-tournant est équipé d'un dispositif de rétroaction de position. Les dispositifs de rétroaction de position courants comprennent des potentiomètres, des encodeurs, etc. Grâce à la rétroaction de position, le système de contrôle peut saisir avec précision l'ouverture de l'équipement et réaliser un contrôle précis et une surveillance de l'équipement.

Classification de actionneurs électriques multi-tours

1. Classification par type de moteur d'entraînement

l Type d'entraînement du moteur AC : Les plus largement utilisés, sont les moteurs asynchrones AC triphasés et les moteurs AC monophasés. Les moteurs asynchrones AC triphasés ont les avantages d'une structure simple, d'un fonctionnement fiable, d'un faible coût et d'une puissance de sortie élevée. Ils conviennent aux occasions avec des exigences de couple de sortie élevée et des charges importantes, telles que l'entraînement de grandes vannes industrielles. Les moteurs AC monophasés sont souvent utilisés dans certains petits actionneurs électriques multi-tours, adaptés aux scénarios d'application avec des exigences de faible puissance et de faible puissance, telles que le contrôle des petites valves dans les bâtiments civils.

l Type de moteur à courant continu : Les moteurs CC ont de bonnes performances de régulation de vitesse et peuvent obtenir un contrôle de vitesse relativement précis. Dans certaines occasions où la précision de la régulation de la vitesse de l'actionneur est élevée et fréquente le démarrage et la rotation de l'arrêt ou de l'avant et inversé sont nécessaires, les actionneurs électriques multi-virages entraînés par les moteurs à courant continu ont des avantages. Par exemple, dans certains équipements expérimentaux ou petits systèmes industriels avec des exigences de précision de contrôle de débit extrêmement élevés, des actionneurs électriques multi-tours conduits par des moteurs à courant continu peuvent être utilisés. Ses inconvénients sont qu'il doit être équipé d'une alimentation CC, le coût est relativement élevé et les exigences de maintenance du moteur sont relativement élevées.

l Type de moteur pas à pas : Les moteurs pas à pas peuvent convertir les signaux d'impulsion électrique en déplacement angulaire. Chaque fois qu'un signal d'impulsion est reçu, le moteur tourne un angle fixe, à savoir l'angle de pas. Cette caractéristique permet aux actionneurs électriques multi-tours entraînés par les moteurs pas à pas d'avoir une précision de positionnement élevée et d'obtenir un contrôle de position précis. Les actionneurs électriques multi-tours conduits par des moteurs pas à pas sont utilisés dans certaines occasions qui nécessitent une précision de positionnement extrêmement élevée de l'ouverture de la valve, comme la fabrication de semi-conducteurs, l'industrie chimique de précision et d'autres industries. Cependant, leur couple de sortie est relativement faible et leur vitesse de fonctionnement est également soumise à certaines restrictions.

l Type à moteur de servomoteur : Les servomoteurs présentent les avantages d'une vitesse de réponse rapide, d'une précision de contrôle élevée et d'une forte capacité de surcharge. Les actionneurs électriques multi-tours conduits par les servomoteurs peuvent répondre aux signaux de contrôle rapidement et avec précision, et obtenir un contrôle à grande vitesse et à haute précision des vannes et autres équipements. Dans certaines occasions où les performances dynamiques de l'actionneur sont extrêmement élevées, telles que le contrôle des valves de commutation à grande vitesse et l'exécution d'action rapide dans les lignes de production automatisées, les actionneurs électriques multi-tours entraînés par les servomoteurs fonctionnent bien. Cependant, leur coût est relativement élevé et le système de contrôle est relativement complexe.

2. Classification par méthode de contrôle

l Type de contrôle en boucle ouverte : Après avoir reçu le signal de contrôle, l'actionneur électrique multi-tours avec un contrôle en boucle ouverte entraîne un fonctionnement du moteur en fonction du programme Preset pour compléter l'action correspondante, comme l'ouverture ou la fermeture de la vanne. Il n'a pas la fonction de détection et de correction de rétroaction du résultat d'exécution réel. La précision de contrôle dépend principalement de la précision du mécanisme du moteur et de la transmission et des paramètres de contrôle prédéfinis. Cette méthode de contrôle a une structure simple et un faible coût. Il convient à certaines occasions avec des exigences de faible précision de contrôle, un environnement de travail relativement stable et des modifications de faible charge, telles que le contrôle de la valve dans certains systèmes de ventilation simples.

l Type de contrôle en boucle fermée : L'actionneur électrique multi-virages contrôlé à boucle fermée détecte la position de sortie de l'actionneur en temps réel via le dispositif de rétroaction de position et renvoie le signal de position au contrôleur. Le contrôleur compare le signal de rétroaction avec le signal de commande d'entrée et ajuste le fonctionnement du moteur en fonction du résultat de comparaison pour garantir que la position de sortie de l'actionneur est cohérente avec la position requise par le signal de contrôle. Cette méthode de contrôle peut efficacement améliorer la précision de contrôle, s'adapter à divers environnements de travail complexes et modifications de charge, et est largement utilisé dans les champs d'automatisation industrielle avec des exigences de précision de contrôle élevé, telles que le contrôle de la vanne de contrôle de débit dans la production chimique, le contrôle des valves dans les systèmes électriques, etc.

Caractéristiques de actionneurs électriques multi-tours

l Contrôle de haute précision : Grâce à des algorithmes de contrôle avancés et à des dispositifs de rétroaction de position précis, les actionneurs électriques multi-tours peuvent obtenir un contrôle de haute précision de l'ouverture de la valve ou de la position de l'équipement, avec une précision de contrôle de ± 0,1% ou même plus. Cela permet un ajustement précis de l'écoulement moyen, de la pression et d'autres paramètres pendant la production industrielle, garantissant la stabilité du processus de production et la cohérence de la qualité du produit.

l Grande sortie de couple : Le mécanisme de réduction équipé de l'actionneur électrique multi-tours peut convertir la sortie à grande vitesse et à torque faible du moteur en sortie à basse vitesse et à haut couple de l'arbre de sortie. La plage de couple de sortie peut être de dizaines de mètres de Newton à des dizaines de milliers de mètres de Newton, qui peuvent répondre aux exigences de conduite des vannes et autres équipements de spécifications et de types différents, et convient particulièrement à la conduite de grandes valves et lourdes.

l Vitesse de réponse rapide : Après avoir reçu le signal de contrôle, l'actionneur électrique multi-virnes peut répondre rapidement, conduire le moteur pour démarrer, arrêter ou changer de direction rapidement et réaliser l'action rapide de l'équipement. Pour certaines vannes qui doivent être ouvertes et fermées rapidement, telles que les vannes d'arrêt d'urgence, l'actionneur électrique multi-tours peut terminer l'ouverture ou la fermeture de la valve en peu de temps pour assurer la sécurité du processus de production.

l Haute fiabilité : Les actionneurs électriques multi-tours utilisent la technologie moteur mature et les composants de transmission mécanique fiables. Après des tests d'inspection et de durabilité de qualité stricte, ils ont une forte fiabilité et une stabilité. Dans des conditions de travail normales, leur temps moyen entre les échecs (MTBF) peut atteindre des milliers, voire des dizaines de milliers d'heures, réduisant la maintenance et les temps d'arrêt des équipements et l'amélioration de l'efficacité de la production.

l Haut degré d'intelligence : Les actionneurs électriques multi-tours modernes sont généralement équipés de contrôleurs intelligents, qui ont des fonctions telles que la communication de données, le diagnostic des défauts, l'autoprotection et la télécommande. Grâce aux interfaces de communication (telles que RS485, Modbus, Prdeibus, etc.), les données peuvent être échangées avec le système de contrôle supérieur pour obtenir une surveillance et un fonctionnement à distance. Dans le même temps, le contrôleur intelligent peut surveiller l'état de fonctionnement de l'actionneur en temps réel, analyser des paramètres tels que le courant moteur, la température, la position, etc., détecter et diagnostiquer les défauts dans le temps et prendre des mesures de protection correspondantes, telles que la protection contre les surchauffeurs, la protection de surchauffe, la protection contre les surcharges, etc., pour améliorer la sécurité et la fiabilité de l'équipement.

l Adaptabilité forte : Les actionneurs électriques multi-tours peuvent être personnalisés en fonction de différents environnements de travail et des exigences d'application, tels que les actionneurs électriques multi-tours à l'épreuve des explosions, peuvent fonctionner en toute sécurité dans des environnements dangereux inflammables et explosifs; Les actionneurs électriques multi-tours imperméables et imperméables sont adaptés aux environnements humides, poussiéreux et autres, tels que les usines de traitement des eaux usées, les mines et autres endroits.

Zones de candidature of actionneurs électriques multi-tours

1. Industrie de l'énergie

l Pétrole et gaz : Dans le processus d'extraction du pétrole et du gaz, le transport et le traitement, les actionneurs électriques multi-tours sont largement utilisés pour contrôler diverses vannes. Par exemple, dans les dispositifs de tête de puits, ils sont utilisés pour contrôler l'ouverture et la fermeture des vannes d'arbre de Noël pour atteindre une régulation précise de l'extraction pétrolière et gazière; Sur les pipelines pétrolières et gazières, ils contrôlent les vannes de la grille, les vannes d'arrêt, etc. Pour assurer le fonctionnement et la régulation d'écoulement sûrs des pipelines; Dans les raffineries et les usines de traitement du gaz naturel, ils sont utilisés pour contrôler diverses vannes de processus pour obtenir un contrôle automatisé de la séparation du pétrole et du gaz, de la purification et d'autres processus de processus.

l Électricité : Les actionneurs électriques multi-tours jouent un rôle important dans les champs de production d'électricité tels que la production d'énergie thermique, la production hydroélectrique et la production d'énergie nucléaire. Dans les centrales thermiques, ils sont utilisés pour contrôler la soupape d'eau d'alimentation de la chaudière, la vanne de vapeur, l'amortisseur de brûleur, etc., pour obtenir un contrôle précis du processus de combustion de la chaudière, du débit de vapeur et du niveau d'eau, et assurer le fonctionnement stable de l'ensemble du générateur; Dans les centrales hydroélectriques, ils sont utilisés pour contrôler l'ouverture de la palette de guidage et la soupape d'entrée d'eau de la turbine, ajuster la sortie de la turbine et obtenir le contrôle de la production d'énergie; Dans les centrales nucléaires, ils sont utilisés pour contrôler la soupape de liquide de refroidissement et la soupape de sécurité du réacteur nucléaire et assurer le fonctionnement sûr et stable de la centrale nucléaire.

2. Industrie chimique

Le processus de production chimique implique de nombreuses réactions chimiques complexes et le transport des matériaux, ce qui nécessite une précision de contrôle et une fiabilité extrêmement élevés des vannes. Les actionneurs électriques multi-tours sont largement utilisés dans divers liens de la production chimique, tels que le transport des matières premières, le contrôle du processus de réaction, la séparation et la purification des produits, etc. Par exemple, dans un réacteur chimique, l'ouverture de la valve d'alimentation et de la valve de décharge est contrôlée pour ajuster avec précision le débit d'écoulement et le temps de réaction des matériaux de réaction pour assurer le progrès fluide de la réaction chimique; Dans une tour de distillation, la soupape de reflux et la soupape de décharge sont contrôlées pour obtenir un contrôle précis du processus de distillation et améliorer la pureté et la qualité du produit.

3. Eau protection industrie

Dans les projets de conservation de l'eau, des actionneurs électriques multi-tours sont utilisés pour contrôler diverses valves hydrauliques, telles que les vannes de porte de décharge de crue des barrages, les vannes de détournement d'eau dans les systèmes d'irrigation, les portes à l'écran et les vannes d'arrêt dans les systèmes d'approvisionnement en eau urbaine, etc. par le contrôle précis de ces valves, une allocation raisonnable des ressources en eau, du contrôle des inondations et de la sécurité et de la sécurité de l'approvisionnement en eau urbaine peut être acquise. Par exemple, avant que une inondation n'arrive, la soupape de porte de décharge de crue peut être rapidement ouverte en contrôlant à distance l'actionneur électrique multi-tours pour drainer en temps opportun le déluge et assurer la sécurité du barrage et des zones en aval; Au cours de la saison d'irrigation, l'ouverture de la valve de dérivation de l'eau peut être ajustée avec précision en fonction de la demande en eau des terres agricoles pour obtenir une utilisation efficace des ressources en eau.

4. Métallurgique Industrie

Dans le processus de production métallurgique, il est nécessaire de contrôler les milieux à haute température, à haute pression et hautement corrosifs. Les actionneurs électriques multi-tours conviennent à divers environnements rigoureux dans l'industrie métallurgique et sont utilisés pour contrôler les vannes à air chaud, les vannes à gaz, les vannes de levage de lance en oxygène des convertisseurs en acier,, etc.

5. Construction et génie municipal

Dans le domaine de la construction et de l'ingénierie municipale, les actionneurs électriques multi-tours sont utilisés pour contrôler les vannes dans le système de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) dans les bâtiments, tels que les vannes de régulation de l'eau chaude, les vannes fraîches de l'air, etc., pour atteindre un ajustement automatique de la température intérieure, de l'humidité et de la qualité de l'air, et améliorez le confort et l'efficacité énergétique des bâtiments. Dans les systèmes municipaux d'approvisionnement en eau et de traitement des eaux usées, les actionneurs électriques multi-tours sont utilisés pour contrôler les portes d'écluse, les clapulades à carreaux, la régulation des vannes, etc. pour assurer la sécurité de l'approvisionnement en eau urbaine et le fonctionnement normal du traitement des eaux usées.

Technologie de production of Actionneurs électriques multi-tours

1. Traitement des pièces

l Fabrication de moteurs : Choisissez la conception du moteur approprié en fonction des différents types de moteurs (tels que les moteurs AC, les moteurs CC, les moteurs pas à pas, les servomoteurs). Pour les moteurs AC, il est nécessaire d'effectuer des processus tels que le noyau du stator, l'enroulement et l'insertion et la fabrication du rotor; Pour les moteurs DC, il est également nécessaire de fabriquer le commutateur et d'installer le dispositif de brosse. Pendant le processus de fabrication du moteur, il existe des exigences strictes pour la sélection des matériaux du noyau, la précision de poinçonnage et le traitement d'isolation de l'enroulement pour assurer les performances et la fiabilité du moteur.

l Traitement du mécanisme de réduction : Les principales parties du mécanisme de réduction, telles que les engrenages de vers, les arbres de vers, les engrenages, etc., sont généralement traités avec des matériaux métalliques de haute qualité (comme l'acier en alliage, l'alliage de cuivre, etc.). Les engrenages à vis sans fin et les arbres de ver sont généralement fabriqués par le tournant, le broyage, le broyage et d'autres processus pour assurer la précision de leur profil dentaire et la rugosité de surface; Les engrenages sont traités par le respect, la mise en forme, le rasage et les autres processus, et le traitement thermique (tel que la trempe, la température, etc.) est nécessaire pour améliorer la dureté et l'usure de la résistance des engrenages.

l Fabrication de logements et autres pièces : Le boîtier des actionneurs électriques multi-tours est généralement fabriqué par la coulée ou le traitement de la tôle. Le processus de coulée peut utiliser la coulée de sable, la coulée de matrice et d'autres méthodes pour produire des boîtiers avec des formes complexes; Le traitement des tôles utilise le cisaillement, le flexion, le soudage et d'autres processus pour produire des boîtiers compacts. De plus, il est également nécessaire de traiter et de fabriquer diverses pièces standard telles que les arbres, les clés, les noix et les pièces non standard telles que les supports de montage pour les dispositifs de rétroaction de position (tels que les potentiomètres et les encodeurs).

2. Assemblée et mise en service

l Assemblage des composants : Premièrement, assemblez le moteur transformé et le mécanisme de réduction pour garantir que l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée du mécanisme de réduction sont connectés avec précision et que la concentricité répond aux exigences. Installez ensuite le périphérique de rétroaction de position et connectez-le à l'arbre de sortie ou au composant de transmission de l'actionneur pour assurer la précision de la rétroaction de position. Installez ensuite les composants électriques tels que la carte de circuit imprimé de commande, les bornes, le panneau d'affichage et les composants de fonctionnement manuel tels que les roues de main et les embrayages. Pendant le processus d'assemblage, il est nécessaire de suivre strictement les exigences du processus d'assemblage, de contrôler le dégagement de correspondance entre les composants, d'utiliser les outils de resserrement appropriés et le couple pour assurer la qualité de l'assemblage.

l Débogage de la machine : Après l'assemblage, l'actionneur électrique multi-tours est entièrement débogué. Premièrement, le test de performance électrique est effectué pour vérifier si la résistance à l'isolation, le courant de démarrage, le courant de course et d'autres paramètres du moteur répondent aux normes; Ensuite, le test de performance de contrôle est effectué pour vérifier si la vitesse de réponse de l'actionneur, la précision de positionnement, la direction d'action, etc. sont correctes en entrant différents signaux de contrôle; Dans le même temps, le signal de rétroaction du dispositif de rétroaction de position est testé pour être précis et cohérent avec la position réelle. Au cours du processus de débogage, les problèmes trouvés sont ajustés et réparés en temps opportun pour s'assurer que les indicateurs de performance de l'actionneur répondent aux exigences de conception.

3. Tests et certification de qualité

l Inspection de qualité : Les actionneurs électriques multi-tours doivent subir une inspection de qualité stricte avant de quitter l'usine, y compris l'inspection de l'apparence, la mesure dimensionnelle, les tests de performance, etc. L'inspection de l'apparence vérifie principalement si la coquille a des rayures, une déformation, une perte de revêtement et d'autres défauts; La mesure dimensionnelle garantit que les dimensions de chaque composant répondent aux exigences des dessins de conception; Les tests de performances, en plus des tests de performances électriques et de performances de contrôle mentionnés ci-dessus, comprennent également les tests de la sortie de couple de l'actionneur, le niveau de protection (tel que l'étanchéité, la poussière, les performances anti-explosion), la durabilité, etc.

l Certification : Afin de répondre aux besoins de différentes industries et marchés, les actionneurs électriques multi-tours doivent obtenir des certifications pertinentes, telles que la certification CE (conformément aux normes européennes de sécurité, de santé et environnementaux), comme la certification UL (Certification des souscripteurs), à la certification à l'épreuve des explosions (par le biais de la certification exposée à la pertinence pertinente), etc. Les normes et spécifications internationales ou nationales, et la compétitivité et la reconnaissance du produit du produit sont améliorées.