Электрические исполнительные механизмы
Электрические исполнительные механизмы (ЭИМ) представляют собой электроприводы и являются наиболее распространенным классом ИМ в системах автоматизации большинства объектов техники (около 95 % от объема всех ИМ). Этому способствуют многочисленные достоинства, связанные с простотой и качеством преобразования электрической энергии питающей сети в механическую энергию перемещения рабочих (регулирующих) органов.
По принципу управления различают: ЭИМ постоянной и ЭИМ переменной скорости.
К первым относят ЭИМ с ручным релейно-контакторным управлением, как правило, асинхронными электродвигателями (такой тип ИМ характерен, например, для механизмов перемещения рабочих органов подъемно-транспортных механизмов), а также электрические ИМ с бесконтактным релейно-импульсным управлением маломощными асинхронными и синхронными электродвигателями (такой тип ИМ характерен для механизмов перемещения регулирующих органов ЗРА).
Ко вторым относят ЭИМ в системах непрерывного или дискретного управления рабочими органами самого широкого класса технических (технологических) объектов на основе автоматизированных электроприводов (АЭП) постоянного и переменного тока (насосы и газо-дутьевые машины котельных агрегатов, роботы-манипуляторы, металлообрабатывающие станки и др.).
ЭИМ постоянной скорости для управления ЗРА подразделяются на три группы:
– исполнительные механизмы электрические однооборотные (МЭО);
– исполнительные механизмы электрические многооборотные (МЭМ);
– исполнительные механизмы электрические прямоходные (МЭП).
Исполнительные механизмы ЗРА обеспечивают:
– автоматическое, дистанционное или ручное управление рабочим органом запорной арматуры;
– автоматический или дистанционный останов рабочего органа в любом промежуточном положении;
– позиционирование рабочего органа в любом промежуточном положении;
– формирование сигнала обратной связи о конечных и промежуточных положениях рабочего органа.
Упрощенная схема компоновки ЭИМ приведена на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Электрический исполнительный
механизм однооборотный: 1 – электродвигатель, 2 – указатель углового положения, 3 – выходной элемент (поворотный рычаг), 4 – ручной привод
Основными параметрами, определяющими типоразмер ИМ ЗРА, являются:
– номинальный крутящий момент на выходном валу в ньютонометрах (нм) или номинальное перестановочное усилие (н);
– номинальное значение полного хода выходного элемента в оборотах или миллиметрах;
– номинальное значение времени полного хода выходного вала в секундах.
ЭИМ оснащаются одним из видов блока сигнализации положения выходного вала (БСПИ):
«И» – индуктивный БСПИ; выходной сигнал представлен в виде изменения взаимоиндуктивности в диапазоне 0-10 мГн;
«Р» – реостатный БСПР; выходной сигнал представлен в виде изменения активного сопротивления в диапазоне 0-120 Ом;
«У» – токовый БСПТ; выходной сигнал представлен в виде унифицированного токового сигнала в диапазонах 0-5 , 0-20 , 4-20 мА;
«М» – блок концевых выключателей без датчика положения выходного вала (при ручном управлении).
ЭИМ могут комплектоваться силовыми реверсивными преобразователями энергии (СПЭ) и реверсивной коммутационной аппаратурой типов:
ПБР, БУЭР, ФЦ и др. – при бесконтактном управлении;
ПМЛ – при контактном управлении.
Выбор типа управляющего устройства зависит от типа механизма, напряжения питания, условий эксплуатации и др.
Рекомендуемые типы управляющих (усилительных) устройств:
– для механизмов, имеющих трехфазное напряжение питания (220/380 В) – пускатели ПБР-3, ПБР-3А, ПБР 3А АЭС, усилители– 0610, ФЦ –0620, ФЦ – 0650 АЭС;
– для механизмов, имеющих однофазное напряжение питания (220 В) – пускатели ПБР – 2М (ПБР – 2М2.1), ПБР – 2М1 (ПБР – 2М2.2), ПБР2М АЭС.
В таблице 1.2 приведены основные технические характеристики ЭИМ ЗРА фирмы ОАО «МЗТА».
Технические характеристики ЭИМ ЗРА фирмы ОАО «МЗТА» Таблица 1.2.
Показатели |
Типы электрических исполнительных механизмов |
|||
однооборотный МЭО |
однооборотный фланцевый МЭОФ |
многооборотный МЭМ |
прямоходный МЭП |
|
Номинальный крутящий момент (усилие для МЭП) на выходном валу |
6.3, 10, 12.5, 16, 25, 32, 40, 100, 250, 630, 1600, 4000, 10000 н˖м |
1.6, 3.2, 4.0, 6.3, 12.5,16, 25, 32, 40, 100, 250, 320, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 10000 н˖м |
6.3, 16, 63, 100, 160 Н.м |
200, 800, 1250, 2500, 6300, 16000, 20000, 25000 н |
Номинальное время полного хода выходного вала |
10, 12.5, 25, 30, 63, 160 сек. |
10, 25, 63, 160 сек. |
7.5, 15, 45, 63, 90, 160, 250, 400, 500 сек. |
12.5, 25, 30, 40, 50, 60, 63, 100, 125, 200, 240, 340 сек. |
Номинальный полный ход выходного вала |
0,25, 0,63 об. |
0,25, 0,63 об. |
6, 10, 25, 36, 63, 200 об. |
20, 25, 30, 40, 50, 60, 100, 120, 170 мм |
ЭИМ переменной скорости – это автоматизированные электроприводы (АЭП), которые в зависимости от параметров регулируемых электродвигателей (типоисполнение, размещение, продолжительность включения, перегрузочная способность по току или электромагнитному моменту, степень защиты и др.) подразделяют на общепромышленные, крановые и краново-металлургические, станочные и т.п. Кроме того, различают регулируемые АЭП постоянного и переменного тока, АЭП с электромашинным, тиристорным, транзисторным, симисторным, частотным преобразователем, АЭП с микропроцессорным управлением или без такового и др.
ЭИМ переменной скорости обеспечивают:
– автоматическое, дистанционное или ручное управление какой-либо выходной координатой объекта: моментом, скоростью, положением рабочего органа рабочей машины или какой-либо технологической координатой, на которую воздействует рабочий орган (расход, давление, температура, уровень и т.п.);
– стабилизацию, программное, следящее или экстремальное управление выходной координатой;
– формирование сигналов обратных связей по выходной и промежуточным координатам объекта управления.
Основными параметрами, определяющими типоразмер ИМ переменной скорости, являются:
– номинальная мощность электропривода в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) или мегаваттах (МВт);
– номинальная скорость электродвигателя и выходного элемента электропривода (рад/с или об/мин);
– номинальное напряжение (В, кВ) и частота питающей сети (Гц);
– номинальные токи обмоток двигателя и др.
Структура условного обозначения и основные параметры исполнительных механизмов приведены в [1-5].
Как будет видно из дальнейшего материала учебного пособия, понятия «Электрический исполнительный механизм» и «Автоматизированный электропривод», если абстрагироваться от структурно-параметрических признаков системы управления ими, во многом схожи с понятиями «Электромеханические системы», «Системы управления исполнительными механизмами», «Системы управления электроприводами».