Actuador eléctrico de múltiples vueltas: principio, aplicación

En el campo de la automatización industrial moderna, actuadores eléctricos de múltiples vueltas , Como dispositivo de conducción clave, juega un papel indispensable. Pueden convertir eficientemente la energía eléctrica en rotación mecánica, controlar con precisión el funcionamiento de varios equipos y se usan ampliamente en muchas industrias, como la energía, la industria química y la conservación del agua. Con el avance continuo de la tecnología, los actuadores eléctricos de múltiples vueltas han logrado mejoras significativas en el rendimiento, la función y la inteligencia, proporcionando una fuerte garantía para la operación eficiente, precisa y segura de la producción industrial.

Qué es ¿Un actuador eléctrico de múltiples vueltas?

Un actuador eléctrico múltiple es un dispositivo de control automático que puede convertir la energía eléctrica en salida de movimiento de rotación múltiple. Se utiliza principalmente para impulsar equipos que requieren múltiples giros de rotación para lograr la apertura completa, el cierre completo o el ajuste preciso. Los objetos de aplicación más comunes son varias válvulas, como válvulas de compuerta, válvulas de parada, válvulas del émbolo, etc. A diferencia de los actuadores eléctricos de giro parcial que solo pueden alcanzar 90 grados o menos de 360 grados de rotación, actuadores eléctricos múltiples pueden lograr la rotación continua de múltiples giros (generalmente más de 1 giro), satisfaciendo las necesidades de algunos equipos para el control de grandes estrogacas y altas secuías.

Principio de trabajo de actuador eléctrico de múltiples vueltas

El principio de funcionamiento del actuador eléctrico múltiple se basa en la operación coordinada de la transmisión del motor y la transmisión mecánica. Tome el actuador eléctrico múltiple común basado en el motor asíncrono trifásico como ejemplo:

l Entrada de energía : Cuando se enciende la potencia, el motor asincrónico trifásico comienza a funcionar y genera energía mecánica giratoria de alta velocidad. La velocidad de rotación del motor suele ser alta, generalmente entre varios cientos de miles de revoluciones por minuto, pero su par de salida es relativamente pequeño.

l Impulso de reducción : Dado que la apertura y el cierre de equipos como las válvulas requieren un par grande y una velocidad baja, se necesita un mecanismo de reducción para que coincida con las características de salida del motor. El mecanismo de reducción generalmente se compone de engranajes de gusanos, juegos de engranajes y otros componentes. La rotación de alta velocidad del motor se transmite mediante el engranaje de gusano o el juego de engranajes, y la velocidad se reduce gradualmente, mientras que el par aumenta de acuerdo con la relación de transmisión. Por ejemplo, a través de la transmisión de engranaje de gusano, la salida de alta velocidad y de baja torca del motor se puede convertir en una salida de baja velocidad y alta en el eje de salida, de modo que el eje de salida puede conducir la válvula a una velocidad y par adecuados.

l Operación de la sección de control : La sección de control es el núcleo del actuador eléctrico de múltiples vueltas. Recibe señales de control del sistema de control, como señales de corriente de 4-20 mA, señales de voltaje de 0-10V o señales de comunicación digital. Estas señales representan los requisitos de comando para la posición o acción de salida del actuador. La sección Control compara la señal de control recibida con la señal de posición real retirada por el dispositivo de retroalimentación de posición interna del actuador, y genera instrucciones de control basadas en los resultados de comparación para controlar el avance, el reverso o la parada del motor. Por ejemplo, cuando la señal de control requiere que aumente la abertura de la válvula, si la abertura de la válvula real es menor que el valor establecido, la sección de control controlará el motor para que gire hacia adelante, lo que lleva la válvula a girar en la dirección de aumentar la abertura; Cuando la abertura de la válvula real alcanza el valor establecido, la sección de control controlará el motor para que deje de funcionar.

l Comentarios de posición : Para que el sistema de control conozca el estado de funcionamiento del equipo en tiempo real, el actuador eléctrico múltiple está equipado con un dispositivo de retroalimentación de posición. Los dispositivos de retroalimentación de posición común incluyen potenciómetros, codificadores, etc. Cuando el eje de salida del actuador impulsa el equipo (como una válvula) para que gire, los componentes del dispositivo de retroalimentación de posición también girarán sincrónicamente, convirtiendo la posición real del equipo en una señal eléctrica o señal digital para que se retroalzcan a la parte de control o al sistema de control remoto. A través de la retroalimentación de posición, el sistema de control puede comprender con precisión la abertura del equipo y realizar un control y monitoreo precisos del equipo.

Clasificación de actuadores eléctricos de múltiples vueltas

1. Clasificación por tipo de motor de accionamiento

l Tipo de accionamiento del motor de CA : Los más utilizados y los comunes son motores asíncronos de CA trifásicos y motores de CA mondeásicos. Los motores asíncronos de CA trifásicos tienen las ventajas de estructura simple, operación confiable, bajo costo y alta potencia de salida. Son adecuados para ocasiones con altos requisitos de par de salida y grandes cargas, como el impulso de grandes válvulas industriales. Los motores de CA mondeásicos a menudo se usan en algunos pequeños actuadores eléctricos de giro múltiple, adecuados para escenarios de aplicación con baja potencia y requisitos de baja potencia, como el control de las válvulas pequeñas en edificios civiles.

l Tipo de motor DC conducido : Los motores DC tienen un buen rendimiento de regulación de velocidad y pueden lograr un control de velocidad relativamente preciso. En algunas ocasiones en que la precisión de la regulación de la velocidad del actuador es alta y frecuente comienza y se detiene o se requiere rotación hacia adelante y inversa, los actuadores eléctricos múltiples impulsados por los motores de CC tienen ventajas. Por ejemplo, en algunos equipos experimentales o sistemas industriales pequeños con requisitos de precisión de control de flujo extremadamente alto, se pueden usar actuadores eléctricos de múltiples vueltas impulsados por motores de CC. Sus desventajas son que debe equiparse con una fuente de alimentación de CC, el costo es relativamente alto y los requisitos de mantenimiento del motor son relativamente altos.

l Tipo de motor paso a paso : Los motores paso a paso pueden convertir las señales de pulso eléctrico en desplazamiento angular. Cada vez que se recibe una señal de pulso, el motor gira un ángulo fijo, a saber, el ángulo de paso. Esta característica permite que los actuadores eléctricos de múltiples vueltas impulsados por motores paso a paso tengan una alta precisión de posicionamiento y logren un control de posición preciso. Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas impulsados por motores paso a paso se utilizan en algunas ocasiones que requieren una precisión de posicionamiento extremadamente alta de la apertura de la válvula, como la fabricación de semiconductores, la industria química de precisión y otras industrias. Sin embargo, su par de salida es relativamente pequeño y su velocidad de funcionamiento también está sujeta a ciertas restricciones.

l Tipo de servomotor impulsado : Los servomotores tienen las ventajas de la velocidad de respuesta rápida, la alta precisión de control y la fuerte capacidad de sobrecarga. Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas impulsados por servomotores pueden responder a las señales de control de manera rápida y precisa, y lograr un control de alta velocidad y alta precisión de las válvulas y otros equipos. En algunas ocasiones en que el rendimiento dinámico del actuador es extremadamente alto, como el control de las válvulas de interruptor de alta velocidad y la ejecución de acción rápida en líneas de producción automatizadas, los actuadores eléctricos de múltiples vueltas impulsados por los servomotores funcionan bien. Sin embargo, su costo es relativamente alto y el sistema de control es relativamente complejo.

2. Clasificación por método de control

l Tipo de control de bucle abierto : Después de recibir la señal de control, el actuador eléctrico múltiple con control de circuito abierto impulsa el motor para que funcione de acuerdo con el programa preestablecido para completar la acción correspondiente, como abrir o cerrar la válvula. No tiene la función de la detección de retroalimentación y la corrección del resultado de la ejecución real. La precisión de control depende principalmente de la precisión del mecanismo motor y de transmisión y los parámetros de control preestablecidos. Este método de control tiene una estructura simple y bajo costo. Es adecuado para algunas ocasiones con requisitos de precisión de bajo control, un entorno de trabajo relativamente estable y pequeños cambios de carga, como el control de válvulas en algunos sistemas de ventilación simples.

l Tipo de control de circuito cerrado : El actuador eléctrico múltiple controlado de circuito cerrado detecta la posición de salida del actuador en tiempo real a través del dispositivo de retroalimentación de posición, y alimenta la señal de posición al controlador. El controlador compara la señal de retroalimentación con la señal de control de entrada y ajusta la operación del motor de acuerdo con el resultado de comparación para garantizar que la posición de salida del actuador sea consistente con la posición requerida por la señal de control. Este método de control puede mejorar de manera efectiva la precisión de control, adaptarse a varios entornos de trabajo complejos y cambios de carga, y se usa ampliamente en los campos de automatización industrial con altos requisitos de precisión de control, como el control de la válvula de control de flujo en la producción química, el control de la válvula en los sistemas de energía, etc.

Características de actuadores eléctricos de múltiples vueltas

l Control de alta precisión : A través de algoritmos de control avanzados y dispositivos de retroalimentación de posición precisos, los actuadores eléctricos múltiples pueden lograr un control de alta precisión de la apertura de la válvula o la posición del equipo, con una precisión de control de ± 0.1% o incluso más. Esto permite un ajuste preciso del flujo medio, la presión y otros parámetros durante la producción industrial, lo que garantiza la estabilidad del proceso de producción y la consistencia de la calidad del producto.

l Salida de torque grande : El mecanismo de reducción equipado con el actuador eléctrico de múltiples vueltas puede convertir la salida de alta velocidad y baja en torque del motor en la salida de baja velocidad y alta torca del eje de salida. El rango de par de salida puede ser de decenas de medidores de Newton a decenas de miles de medidores de Newton, que pueden cumplir con los requisitos de conducción de las válvulas y otros equipos de diferentes especificaciones y tipos, y es especialmente adecuado para conducir válvulas grandes y pesadas.

l Velocidad de respuesta rápida : Después de recibir la señal de control, el actuador eléctrico múltiple puede responder rápidamente, conducir el motor para comenzar, detener o cambiar de dirección rápidamente y darse cuenta de la rápida acción del equipo. Para algunas válvulas que deben abrirse y cerrarse rápidamente, como las válvulas de cierre de emergencia, el actuador eléctrico múltiple puede completar la apertura o el cierre de la válvula en poco tiempo para garantizar la seguridad del proceso de producción.

l Alta fiabilidad : Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas utilizan tecnología de motor maduro y componentes de transmisión mecánica confiables. Después de una estricta inspección de calidad y pruebas de durabilidad, tienen una alta confiabilidad y estabilidad. En condiciones de trabajo normales, su tiempo medio entre fallas (MTBF) puede alcanzar miles o incluso decenas de miles de horas, reduciendo el mantenimiento del equipo y el tiempo de inactividad y mejorando la eficiencia de producción.

l Alto grado de inteligencia : Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas modernas generalmente están equipados con controladores inteligentes, que tienen funciones como comunicación de datos, diagnóstico de fallas, autoprotección y control remoto. A través de interfaces de comunicación (como RS485, Modbus, Profibus, etc.), los datos se pueden intercambiar con el sistema de control superior para lograr una monitorización y operación remotas. Al mismo tiempo, el controlador inteligente puede monitorear el estado operativo del actuador en tiempo real, analizar parámetros como la corriente del motor, la temperatura, la posición, etc., detectar y diagnosticar fallas en el tiempo, y tomar las medidas de protección correspondientes, como la protección contra sobrecorriente, la protección de sobrecalentamiento, la protección de sobrecarga, etc., para mejorar la seguridad y la confiabilidad del equipo.

l Fuerte adaptabilidad : Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas se pueden personalizar de acuerdo con diferentes entornos de trabajo y requisitos de aplicación, como la explosión, impermeable, a prueba de polvo, etc. Los actuadores eléctricos múltiples a prueba de explosión pueden operar de manera segura en entornos peligrosos inflamables y explosivos y se usan ampliamente en industrias como petróleo, químicos y gas natural; Los actuadores eléctricos múltiples impermeables y a prueba de polvo son adecuados para ambientes húmedos, polvorientos y otros hostiles, como plantas de tratamiento de aguas residuales, minas y otros lugares.

Áreas de aplicación of actuadores eléctricos de múltiples vueltas

1. Industria energética

l Petróleo y gas : En el proceso de extracción, transporte y procesamiento de petróleo y gas, los actuadores eléctricos de múltiples vueltas se utilizan ampliamente para controlar varias válvulas. Por ejemplo, en dispositivos de cabeza de pozo, se utilizan para controlar la apertura y el cierre de las válvulas de árbol de Navidad para lograr una regulación precisa de la extracción de petróleo y gas; En las tuberías de petróleo y gas, controlan válvulas de compuerta, válvulas de parada, etc. para garantizar la operación segura y la regulación de flujo de las tuberías; En las refinerías y las plantas de procesamiento de gas natural, se utilizan para controlar diversas válvulas de proceso para lograr un control automatizado de la separación de petróleo y gas, purificación y otros procesos de procesos.

l Electricidad : Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas juegan un papel importante en los campos de producción de energía, como la generación de energía térmica, la generación de energía hidroeléctrica y la generación de energía nuclear. En las centrales eléctricas térmicas, se utilizan para controlar la válvula de agua de alimentación de la caldera, la válvula de vapor, el amortiguador del quemador, etc., para lograr un control preciso del proceso de combustión de la caldera, el flujo de vapor y el nivel del agua, y garantizar el funcionamiento estable del conjunto del generador; En las plantas hidroeléctricas, se utilizan para controlar la abertura de la paleta de guía y la válvula de entrada de agua de la turbina, ajustar la salida de la turbina y lograr el control de la generación de energía; En las centrales nucleares, se utilizan para controlar la válvula de refrigerante y la válvula de seguridad del reactor nuclear, y garantizar la operación segura y estable de la planta de energía nuclear.

2. Industria química

El proceso de producción química implica muchas reacciones químicas complejas y transporte de material, lo que requiere una precisión de control extremadamente alta y confiabilidad de las válvulas. Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas se utilizan ampliamente en varios enlaces de producción química, como el transporte de materia prima, el control del proceso de reacción, la separación y la purificación del producto, etc. Por ejemplo, en un reactor químico, la apertura de la válvula de alimentación y la válvula de descarga se controla para ajustar con precisión la velocidad de flujo y el tiempo de reacción de los materiales de reacción para garantizar el progreso suave de la reacción química; En una torre de destilación, la válvula de reflujo y la válvula de descarga se controlan para lograr un control preciso del proceso de destilación y mejorar la pureza y la calidad del producto.

3. Agua conservación industria

En los proyectos de conservación de agua, los actuadores eléctricos de múltiples vueltas se utilizan para controlar varias válvulas hidráulicas, como las válvulas de compuerta de descarga de inundación de las presas, las válvulas de desvío de agua en los sistemas de riego, las puertas de esclusas y las válvulas de parada en los sistemas de suministro de agua urbana, etc. A través del control preciso de estas válvulas, la asignación razonable de los recursos de agua, el control de inundaciones y el alivio de la sequía, y la seguridad del suministro urbano de agua se puede lograr. Por ejemplo, antes de que llegue una inundación, la válvula de compuerta de descarga de inundación se puede abrir rápidamente controlando de forma remota el actuador eléctrico múltiple para drenar oportunamente la inundación y garantizar la seguridad de la presa y las áreas aguas abajo; En la temporada de riego, la apertura de la válvula de desvío de agua se puede ajustar con precisión de acuerdo con la demanda de agua de las tierras de cultivo para lograr un uso eficiente de los recursos hídricos.

4. Metalúrgico Industria

En el proceso de producción metalúrgica, es necesario controlar los medios de alta temperatura, alta presión y altamente corrosivos. Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas son adecuados para varios entornos hostiles en la industria metalúrgica y se utilizan para controlar las válvulas de aire caliente, las válvulas de gas, las válvulas de elevación de oxígeno de los convertidores de fabricación de acero, etc., a través del control preciso de estas válvulas, el control estable de los parámetros de la temperatura, y el flujo en el proceso de producción metalúrgica en el proceso de producción se pueden lograr la producción de la producción y la calidad de la producción, lo que garantiza la temperatura de seguridad.

5. Construcción e Ingeniería Municipal

En el campo de la construcción e ingeniería municipal, los actuadores eléctricos de múltiples vueltas se utilizan para controlar las válvulas en el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) en edificios, como válvulas de regulación de agua caliente, válvulas de aire fresco, etc., para lograr un ajuste automático de la temperatura de la temperatura, la humedad y el aire de la calidad del aire, y mejorar la comodidad y la eficiencia energética de los edificios. En los sistemas municipales de suministro de agua y tratamiento de aguas residuales, los actuadores eléctricos de múltiples giros se utilizan para controlar las puertas de tablas, las válvulas de retención, las válvulas de regulación, etc. para garantizar la seguridad del suministro de agua urbana y el funcionamiento normal del tratamiento de aguas residuales.

Tecnología de producción of Actuadores eléctricos de múltiples vueltas

1. Procesamiento de piezas

l Fabricación de motores : Elija el diseño del motor apropiado de acuerdo con diferentes tipos de motores (como motores de CA, motores de CC, motores paso a paso, servomotores). Para los motores de CA, es necesario llevar a cabo procesos como puñetazos en el núcleo del estator, devanado e insertación, y fabricación del rotor; Para los motores DC, también es necesario fabricar el conmutador e instalar el dispositivo de pincel. Durante el proceso de fabricación del motor, existen requisitos estrictos para la selección de material del núcleo, precisión de perforación y tratamiento de aislamiento del devanado para garantizar el rendimiento y la confiabilidad del motor.

l Procesamiento del mecanismo de reducción : Las partes principales del mecanismo de reducción, como engranajes de gusanos, ejes de gusanos, engranajes, etc., generalmente se procesan con materiales metálicos de alta calidad (como acero de aleación, aleación de cobre, etc.). Los engranajes de gusanos y los ejes de gusanos generalmente se fabrican mediante giro, fresado, molienda y otros procesos para garantizar la precisión de su perfil de dientes y la rugosidad de la superficie; Los engranajes se procesan a través de la interborte, la configuración, el afeitado y otros procesos, y se requiere tratamiento térmico (como enfriamiento, templado, etc.) para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste de los engranajes.

l Fabricación de viviendas y otras piezas : La carcasa de los actuadores eléctricos de múltiples vueltas generalmente se fabrica mediante fundición o procesamiento de chapa. El proceso de fundición puede usar fundición a arena, fundición a matrices y otros métodos para producir carcasas con formas complejas; El procesamiento de chapa utiliza cizallamiento, flexión, soldadura y otros procesos para producir carcasas compactas. Además, también es necesario procesar y fabricar varias piezas estándar, como ejes, llaves, tuercas y piezas no estándar, como soportes de montaje para dispositivos de retroalimentación de posición (como potenciómetros y codificadores).

2. Asamblea y puesta en marcha

l Ensamblaje de componentes : Primero, ensamble el motor procesado y el mecanismo de reducción para garantizar que el eje de salida del motor y el eje de entrada del mecanismo de reducción estén conectados con precisión y la concentricidad cumple con los requisitos. Luego instale el dispositivo de retroalimentación de posición y conecte al eje de salida o componente de transmisión del actuador para garantizar la precisión de la retroalimentación de posición. Luego, instale componentes eléctricos, como la placa de circuito de control, bloques de terminales, panel de visualización y componentes de operación manual, como volantes y embragues. Durante el proceso de ensamblaje, es necesario seguir estrictamente los requisitos del proceso de ensamblaje, controlar el espacio libre coincidente entre los componentes, utilizar herramientas de ajuste apropiadas y par para garantizar la calidad del ensamblaje.

l Depuración de la máquina : Después del ensamblaje, el actuador eléctrico múltiple está completamente depurado. Primero, la prueba de rendimiento eléctrico se lleva a cabo para verificar si la resistencia del aislamiento, la corriente de arranque, la corriente de ejecución y otros parámetros del motor cumplen con los estándares; Luego, la prueba de rendimiento de control se lleva a cabo para verificar si la velocidad de respuesta del actuador, la precisión del posicionamiento, la dirección de acción, etc. son correctas al ingresar diferentes señales de control; Al mismo tiempo, se prueba la señal de retroalimentación del dispositivo de retroalimentación de posición para que sea precisa y consistente con la posición real. Durante el proceso de depuración, los problemas encontrados se ajustan y reparan de manera oportuna para garantizar que los indicadores de rendimiento del actuador cumplan con los requisitos de diseño.

3. Pruebas y certificación de calidad

l Inspección de calidad : Los actuadores eléctricos de múltiples vueltas deben someterse a una inspección de calidad estricta antes de abandonar la fábrica, incluida la inspección de la apariencia, la medición dimensional, las pruebas de rendimiento, etc. La inspección de la apariencia verifica principalmente si el caparazón tiene rasguños, deformación, desprendimiento de recubrimiento y otros defectos; La medición dimensional asegura que las dimensiones de cada componente cumplan con los requisitos de los dibujos de diseño; Las pruebas de rendimiento, además de las pruebas de rendimiento eléctricas y de rendimiento eléctrico mencionadas anteriormente, también incluyen pruebas de la salida de torque del actuador, el nivel de protección (como impermeable, a prueba de polvo, rendimiento a prueba de explosiones), durabilidad, etc. Al simular el entorno de trabajo y las condiciones de trabajo reales, el actuador se prueba durante un tiempo largo para verificar su confiabilidad y estabilidad bajo diversas condiciones.

l Proceso de dar un título : Para satisfacer las necesidades de las diferentes industrias y mercados, los actuadores eléctricos de múltiples vueltas deben obtener certificaciones relevantes, como la certificación CE (de conformidad con la seguridad europea, la salud y los estándares ambientales), la certificación UL (certificación de laboratorios de suscriptores), certificación a prueba de explosión (como ex certificación, como la certificación de ex-certificación, lo adecuado para los entornos inflamables y explosivos), etc. A través del proceso de la certificación de la certificación de la certificación, lo que se reúne con la certificación de los medios de certificación internos de la certificación de la certificación. estándares y especificaciones, y la competitividad y el reconocimiento del mercado del producto se mejoran.