摘要：本文介紹了G22恒峰股份全新開發的50-100nm角行程電動執行機構，該執行機構采用了高壓鑄造工藝設計、電子鎖及按鈕保護安全設計和人機交互設計，並通過整機測試驗證了其滿足行業(ye) 各項標準，滿足了小力矩、輕量化、智能化的市場需求，為(wei) 環保條件下的管道閥門提供驅動和過程控製。

關(guan) 鍵詞：角行程電動執行機構   小力矩  輕量化   智能化

王成 禹建勇 李秋實  李超 

引言

電動執行機構是自動控製係統中常用的機電一體(ti) 化設備，是一種以電能作為(wei) 動力，輸出具有一定動能的角位移或直線位移的驅動裝置，主要由電機、主傳(chuan) 動機構、位置傳(chuan) 感器、行程限製機構，手自動切換機構組成。它可以按預先設定的要求，輸出相應的圈數、角度或長度，即實現行程控製功能，並能限製輸出的轉矩或推力，即實現轉矩控製功能。同時還可以通過手自動切換機構，進行手動調試操作。

角行程電動執行機構輸出角位移為(wei) 0-90°或其他轉角，主要由電機、位置傳(chuan) 感器、蝸輪、蝸杆、驅動軸、控製單元、操作麵板、手輪等組成，控製單元接收4-20mA電流或開關(guan) 量控製信號從(cong) 而驅動電機轉動，電機的旋轉通過轉子軸直接帶動一級蝸杆轉動，一級蝸杆帶動一級斜齒輪轉動，再通過離合器帶動二級蝸杆轉動，二級蝸杆帶動二級蝸輪轉動，從(cong) 而輸出相應的力矩和角位移。

目前根據國家環保要求，許多電廠、化工廠等需要加裝脫硫脫硝係統，脫硫脫硝係統用到的均是小口徑管道，要求電動執行機構必須體(ti) 積小、重量輕、輸出轉矩小，故市場對這一類角行程電動執行機構需求量增加。鑒於(yu) 以上需求，開發出了一款輸出轉矩在50-100nm、體(ti) 積小、質量輕的角行程電動執行機構，如圖1所示。

圖1 ST0010電動執行機構

產(chan) 品的主要特點為(wei)

(1) 優(you) 化結構設計，使得產(chan) 品小型化、精巧化，如圖2所示；

(2) 箱體(ti) 與(yu) 上蓋采用高壓鑄造工藝，使產(chan) 品輕型化；

(3) 接線出線口的可以選擇兩(liang) 個(ge) 方向進行安裝；

(4) 電氣腔采用二級密封設計，防止因接線腔進水導致電氣腔進水；

(5) 具有按鈕碰撞保護、顯示罩碰撞保護、手輪碰撞保護功能；

(6) 智能化設計，如圖所示，對執行機構各信號進行記錄，方便信號讀取，精確驅動閥門；

(7) 輸出精度高，誤差小於(yu) 0.5°；

(8)壽命滿足開關(guan) 閥各10000次。

圖2 ST0010電動執行機構智能化設計

一、高壓鑄造殼體(ti) 設計

箱體(ti) 和上蓋是本產(chan) 品體(ti) 積最大的兩(liang) 個(ge) 零件，為(wei) 了使產(chan) 品輕型化，采用高壓鑄造工藝鑄造出箱體(ti) 和上蓋，材料選擇ADC12，高壓鑄造相比低壓鑄造具有精度高，薄壁、質量輕、生產(chan) 效率高等特點，特別符合本產(chan) 品的設計需求，箱體(ti) 和上蓋多處采用免加工，壁厚保持在3-6mm之間，批量鑄件結構尺寸及產(chan) 品工藝穩定可靠，該執行機構的總重僅(jin) 為(wei) 12kg。箱體(ti) 和上蓋毛坯設計時已兼顧隔爆設計，箱體(ti) 與(yu) 上蓋配合止口麵、箱體(ti) 與(yu) 一級蝸杆軸承壓蓋配合麵、箱體(ti) 與(yu) 蝸輪軸上端配合麵、箱體(ti) 與(yu) 接線端蓋配合止口處均滿足DIICT4的拓展。

二、電子鎖及按鈕保護安全設計

為(wei) 了防止按鈕在現場受到觸碰而導致誤操作，從(cong) 上蓋結構設計上充分考慮了按鈕的保護，按鈕周圍均設計有高出按鈕頂端的結構，即便不小心碰撞到上蓋表麵，也不會(hui) 觸發按鈕。一般情況下，執行機構要處在“遠程”模式下，按照上位機的命令來動作，一旦工作模式被誤切換，執行機構將會(hui) 意外停機，給生產(chan) 帶來不可預想的後果。為(wei) 了進一步加強安全保護，防止現場因按鈕誤操作導致的事故，在控製單元也增加了按鈕電子鎖模塊，即當電動執行機構在現場安裝完畢並調試無誤正常運轉後，可在軟件界麵設置按鈕鎖功能啟用，這樣當任一按鈕被誤操作時，界麵會(hui) 提示輸出密碼後方可進行相關(guan) 命令的執行，相比以前的機械鎖方案，機械零件結構上得到優(you) 化，安全性更加可靠，且電子鎖沒有機械磨損，因此壽命大大提高，另外也節約了成本。

按鈕電子鎖啟用

三、人機交互設計

為(wei) 了滿足客戶現場不同的安裝位置要求，電動執行機構的出線口設計在了兩(liang) 個(ge) 方向上，如圖所示，方便客戶自由選擇合適出線位置，為(wei) 現場整潔科學布線提供方便接口；另外，電動執行機構安裝位置不同，可能會(hui) 導致現場

工作人員觀察電動執行機構顯示屏時遇到顯示字倒立或垂直的現象，為(wei) 了解決(jue) 這一問題，在控製單元設計了屏幕顯示旋轉設置功能，可根據不同現場安裝需求，將顯示屏顯示字旋轉90°、180°和270°，如圖所示，以適應客戶現場的視覺需求，完全滿足人機交互的舒適性，充分體(ti) 現了以人為(wei) 本的設計理念。