调节型电动执行机构 调节型电动执行机构 使 用 说 明 书 使 用 说 明 书 中华人民共和国常州电站辅机总厂有限公司 1 一、概述一、概述 调节型电动执行机构是 ZB 型、ZC 型、QB 型电动装置的派生产品。该产品有直行程、角行程和多 转式三大系列。适用于工业过程的闭环控制系统，能可靠地对闸阀、截止阀、节流阀、蝶阀以及各种调节 阀实行精确控制，可以满足型型仪表和 S 型辅助控制单元的配套使用要求。主要应用于电站、冶金、 化工、污水处理、通风、空气调节等领域。本产品按结构型式分有分体式和整体式，前者将 数字式伺服放 大器和执行机构分别安装，后者将数字式伺服放大器直接装入执行机构内部；按工作环境分有隔爆型和普 通型两种。本产品性能指标达到 JB/T82191999工业过程测量和控制系统用电动执行机构要求，对于 隔爆型其防爆性能指标符合 GB3836.12000爆炸性气体环境用电气设备通用要求 、GB3836.22000爆 炸性气体环境用电器设备隔爆型“d” 要求。 本产品结构有如下特点：1、采用 51 系列单片机为控制元件，使电动执行机构控制灵活可靠。2、采用 固态继电器取代交流接触器，使阀门电机在满足温升的条件下，启动次数达到 1200 次/小时，提高了阀门 电机的使用寿命。3、有完善的保护电路，具有开、关向互锁、电机过热、过力矩、行程限位等多种保护功 能。4、直行程电动执行机构的丝杆、螺母密封在波纹管或密封套内，并加稀油润滑，不易卡死，寿命长。 二、 型号表示方法二、 型号表示方法 1 2 3 / 4 5 6 7 89ZBTZ: 直行程 见表一 ZBTD: 多转式 见表二 ZCTD: 多转式 见表二 QBTJ: 角行程 见表三 1 产品 型式 DQTJ: 角行程 见表四 直行程: 输出推力 N 2 输出 转矩或推力 多转式和角行程: 输出转矩10Nm 直行程: 输出速度 mm/s 3 / 输出 速度或转速 多转式和角行程: 输出转速 r/min 直行程: 行程 mm 4 行程或最 大转圈数 多转式: 最大转圈数 5 接通次数 次/小时(小于 100,320,630,1200 四种) 6 信号部分 S: 420mA; SI: 010mA; SV: 05V 7隔爆型标志 隔爆型: B 整体式: Z 8 安装形式 分体式: L 9 电机型式 单相: Y，无字母表示三相 示例: ZB1TZ16000- 1/40- 320SBZ,表示输出推力为 16000N 直行程电动执行机构,输出速度 1mm/s,行程 40mm, 接通次数小于 320 次/小时,信号为 420mA,防爆型(隔爆型),整体式。 另需说明：多转式的连接尺寸有转矩型和推力型之分，推力型需在2后面加字母“T” ，转矩型无字母表示。 三、工作环境和主要性能参数三、工作环境和主要性能参数 1电 源：三相380V10%，50Hz1%；单相220V， 50 Hz；特殊要求以合同为准。 2环境温度：整体式40+55；分体式中执行机构40+70，操作器 050。 3相对湿度：执行机构95%；操作器 10%70%。 4信 号：输入：420mA DC； （010mA DC；05V DC 可特殊订货） 输出：420mA DC 5死 区：1%12.5%可调。 6运动禁止时间：2S25S 可调。 7工作制式：S5 制（间隙工作制，有电制动） ，最小负载持续率 25%，最多操作次数 1200 次/小时。 8防护等级：IP55， （特殊订货直行程和多转式可达 IP68，角行程可达 IP67） 9隔爆等级：dBT4 其中 ZCTD 和 DQTJ 可达 dCT4 2 四、规格和主要技术参数四、规格和主要技术参数 （一）ZBTZ 直行程电动执行机构规格和主要参数 表 1 型号 ZB1TZ ZB2TZ 输出推力 N 4000 6300 10000 16000 25000 整定转矩 Nm 30 40 50 80 150 行程 mm 80; 40 输出速度 mm/s 1mm/s (12r/min) 1.2mm/s (12r/min) 型号 YDTF-(C)80M2-4 YDTF-(C)100M1-4 功率 0.25kW 0.55kW 三相 380V 电机 电流 0.62A 1.45A 注：ZB1TZ 可选用单相 220V 电机 （二）ZBTD 和 ZCTD 多转式电动执行机构规格和主要参数 表 2 电动机 输出转速 r/min 12 18 24 型号 型号 功率 kW 电流 A 输出转矩 Nm YDTF80M2-4 0.25 0.62 50 35 25 ZB1TD2 8 YDTF80L-4 0.37 1.22 80 55 40 YDTF100M1-4 0.55 1.45 150 100 75 YDTF100L1-4 1.1 2.76 300 200 150 ZB2TD10 30 YDTF100L2-4 1.5 3.65 250 180 YDTF2100L2-4 1.5 3.65 450 300 200 YDTF2132M1-4 2.2 4.95 600 400 300 ZC4TD45 90 YDTF2132M2-4 3.0 6.6 900 600 450 YDTF2132L1-4 4.0 8.6 1200 800 600 ZC5TD120 160 YDTF2132L2-4 5.5 11.5 1600 1000 750 注： 1）输出转速 12r/min 的配用电机，轴伸为齿轴型，电机型号中加“C”如：YDTF-C80L 2）表中 ZB1TD2 8规格可选用单相 220V 电机 3） 粗线框内为推荐使用的优选规格 （三）QBTJ 角行程电动执行机构规格和主要参数 表 3 电动机 型号 型号 功率 kW 电流 A 输出转矩 Nm 回转 90 度时间 S QB1TJ5 10 YQTF63M2-4 0.06 0.25 50100 QB2TJ 25 YQTF63L2-4 0.12 0.39 250 QB2TJ 50 YQTF63L2-4 0.15 0.5 500 QB3TJ100 200 YQTF80L-4 0.55 1.61 10002000 15 注：除 QB3TJ100 200规格外，其它规格均可选用单相 220V 电机 （四）DQTJ(叠加式即 ZCTD 与 DJ 叠加)角行程电动执行机构规格和主要参数 表 4 叠加减速器 型号 转矩 Nm 回转 90 度时间 S 配用电装型号 型号 速比 电机功 率 kW 手动 速比 DQ3TJ400 4000 ZC4TD40-18Z 2.2 DQ3TJ600 6000 45 ZC4TD60-18Z DJ3 54 3.0 1998 DQ4TJ800 8000 DQ4TJ1000 10000 81 ZC4TD90-12Z DJ4 65 3.0 2405 DQ5TJ1600 16000 84 ZC5TD160-12Z DJ5 67 5.5 2747 注：如果是隔爆型，在上面四个参数表的型号中要增添“B” ，例：电装 ZC4TD90B 电机 YBDTF2132M2 3 五、工作原理和产品结构 五、工作原理和产品结构 （一） 工作原理 调节型电动执行机构是自动控制系统的主要执行部分。它以三相或单相交流电源为动 力，接收标准信号（包括模拟量、数字量） ，将此信号转变成对应的机械位移或转角来操作调节机构完成自 动调节任务。整体式调节型电动执行机构系统方框图见图1，分体式的系统方框图见图2。 当调节型电动执行机构处于自动状态时，执行机构上的 MCU 数字控制模块接收来自自动控制系统的标 准模拟信号（420mA,DC）,并将其与来自电动执行机构上阀位变送器的标准模拟信号（420mA,DC）进行比 较，若两者的差值大于根据用户要求设定的死区，则 MCU 数字控制模块发出控制信号,驱动调节型电动执行 机构向减小两者偏差的方向运行，直至两者的偏差小于等于电动执行机构设定的死区时，MCU 数字控制模块 发出控制信号，使电动执行机构停止运行。 当调节型电动执行机构处于电动手操状态时，可以通过执行机构内部（整体式）或调节型电控箱（分 体式）的点动按钮来对电动执行机构进行操作。 图1 整体式系统方框图 图2 分体式系统方框图 (二) (二) 产品结构： 执行机构主要由专用电动机、减速器和手动切换机构、阀位变送器、数字控制模块、行程控制机构、 力矩控制机构和开度机构等部件组成。 1.专用电动机： 调节型阀门专用电动机是电动执行机构中的驱动部件，它的特性要求与一般的电机是不一样的。因执 行机构工作比较频繁,经常处于启动工作状态，所以要求电动机具有高起动转矩和较小的转动惯量以及低起 动电流的特性，使电动机在经常起动时电机温升不致过高,且有使电动执行机构从静止到动作所需的足够力 矩。为提高电动执行机构的可靠性，克服系统的惯量，调节型电动执行机构采取了通过 MCU 数字控制模块 对专用电动机进行反接制动的措施。 2.减速器和手动切换机构： 减速器是将高转速、小转矩的电动机输出功率转换成低转速、大转矩的执行机构输出轴的功率。手动 切换为半自动式,即手动时按切换手柄上箭头方向扳动,电动时自动复位。 3.阀位变送器（BS2） 阀位变送器是将输出轴的位移或转动线性地转换成直流 420mA 信号，其有两个输出通道，一个通道 作为比例式电动执行机构的闭环负反馈信号，另一个通道作为电动执行机构输出轴的位置指示信号，即作 为阀位显示。阀位变送器的结构由旋转式精密导电塑料电位器作为传感器加上 BS2 模块组成。旋转式精 密导电塑料电位器具有线性度高（小于 1%）寿命长（使用 10106次左右）的特点。 4.行程控制机构，力矩控制机构，开度机构 行程控制机构的功能是作为电气极限位置的限位。力矩控制机构是为了保护执行机构和阀门而设计的420mA 来自控制系统 MCU 数字 控制模块 电机驱动 模块 调节型 专用电机 减速器 阀位信号变送器 电动操作器整体式调节型电动执行机构 420mA 反馈控制系统 阀位显示 MCU 数字 控制模块 电机驱动 模块 调节型电控箱 来自控制系统 调节型 专用电机 减速器 阀位信号变送器 分体式调节型电动执行机构 阀位反馈 反馈控制系统 4 一种保护机构。开度机构用于指示阀门开、关方向和位置。 5.MCU 数字控制模块组成及功能概述 MCU 数字控制模块由 CPU 芯片，AD 转换电路、复位电路、标度转换电路、电动手操电路、死区及运 动禁止时间调整电路组成。其系统方框图如图 3： 图 3 MCU 数字控制模块方框图 CPU 芯片是 MCU 数字控制模块的核心控制部分，接收其它各电路的信号，进行运算处理，协调数字控制 模块的各部分工作。 标度转换电路将自动控制系统及阀位变送器传送来的直流 420mA 信号转换成 15V 电压信号。 AD 转换电路接收标度转换电路传送过来的 15V，DC 电压信号，在 CPU 芯片的控制下，按一定的采 样算法对设定信号和阀位信号进行运算，将模拟量转换成数字量，供 CPU 芯片使用。 复位电路主要是对单片机进行复位，启动单片机工作。同时对 MCU 数字控制模块的电源进行监控，当 系统电源跌落到一定值时，复位单片机，从而保证系统正常工作。另外该复位电路还带有看门狗功