本科毕业论文-电动执行机构限位部分的改良设计论文.docVIP

1前言 1.1选题背景 我国电动执行器的研制开发起步比较晚，是从苏联有触点的电动执行机构进行仿制开始的，从60年代末、70年代初开始，逐步发展了DDZ- II和DDZ- III系列产品。80年代以来，随着机电一体化技术的发展，电动执行器的发展也十分迅速，市场上逐渐形成了无触点的DKJ型角行程和DKZ型直行程两大类产品，这是我国生产的唯一的、最早的电动执行器，其特点是产品结构简单、经济实用等，由于这些优点而被早期的国营大型企业使用。随着现代工控计算机管理的发展，我国的仪器仪表行业的整体综合技术水平也得到了普遍上升，所以在仪器仪表产品中开始普遍采用微电子技术和计算机技术，从而实现了多数产品的智能化。现在，DKJ、DKZ系列与以前相比有了实质性的改进，这主要体现在一下两方面：（1）生产出的智能电子型、户外型、隔爆型等改进产品直接受计算机的控制；（2）电路控制部分被封装在一个小型塑料盒中，即形成了便于维护的即插即用型的模块。所以，很大程度上提高了普通DKJ型和DKZ型的可靠性、负载能力、精度、信号品质系数等，与此同时也降低了对环境条件的要求[1]。 自1929年LIMITORQUE公司制造出世界上第一台电动执行机构以来，国际上的电动执行器的技术水平也得到了迅猛发展。从20世纪80年代起，国外陆续推出了符合各种现场总线标准的智能型电动执行机构，这些新产品在工业现场都取得了非常好的应用效果[2]。随着高新科技的迅猛发展，国外目前已经开发出新一代智能化电动执行机构产品，在这些产品中电子计算机技术、微机控制技术已经在阀门设计中得到广泛应用，他们的优点是功能强大、简单可靠、技术先进。国际著名的电动执行机构公司，英国的ROTORK（罗托克）生产的ITQ系列智能化电动执行机构，不仅拥有智能控制、智能通信、支持多种现场总线的功能，而且其独有的双密封系统和红外线非侵入式设定使其可以在任何环境中被使用，防水防爆，调试以及故障排除简单，终身可靠[3]。另一家国际著名公司——德国HartmannBraun公司的新一代智能型电动执行器MOE700实现了电子一体化，变频变速定位监控等功能。在该领域拥有世界先进水平的公司还有美国的JORDAN和LIMITORQUE公司等[4]。JORDAN公司的智能型电动执行器的动作频率是2000~4000/h，频率非常之高，相比国内的电动执行器的动作频率都在2000/h以下，一般动作频率达到1200/h就已经算是很高的了[5]。归结起来，国际上智能电动执行机构具有以下特点：（1）智能控制和智能通信。利用微机技术和现场通信技术，智能电动执行机构能够实现双向通信、在线自动标定、PID调剂以及自动校正和自动诊断等多种控制技术要求的功能，能有效提高控制水平。（2）机电一体化性能。新型智能化电动执行机构将伺服放大器和执行机构合为一体，同时驱动电路使用功能强大的集成模块，不仅结构简单，而且控制性能更好。（3）更为先进的控制策略。先进的控制方法有利于解决电机的惯性问题，能够实现准确定位，提高控制精度。例如：Nucom电动执行机构利用先进的电制动技术，其控制精度可以达到1/250，而国产的DKJ和DKZ型电动执行器的控制精度一般为2.5/100。 电动执行机构作为电动阀门的动力装置，是工业自动化仪表中的执行单元。它接受来自工控机、计算机、调节器等仪表系统的控制信号，自动完成调节过程，直接影响着阀门的使用性能。因此，电动执行机构的性能直接影响整个系统的安全性、经济性、可靠性，甚至关系到系统的正常运行。 1.2选题意义 随着能源化工、钢铁和建筑等现代化工业高速发展以及与其有密切联系的水、气、油等流体在工业上的应用，管道系统中的电动阀门也将扮演着很重要的角色。从而对电动执行机构的功能和使用要求也会相应的提高，迫切需要新一代的智能化产品来替代目前正在使用的产品，因此研制开发性能先进、功能完善的电动执行机构，尤其是能够实现对远距离控制、现场操作、集中控制功能的电动执行机构，用来满足国内和国外广大用户生产使用的要求，也对形成我国自己的产品具有十分重要的现实意义。 1.3 设计内容和目的 电动执行机构在工业控制现场具有广泛的应用，国内外也纷纷对电动执行机构进行改进设计。本次设计要求改进角行程电动执行机构机械限位部分，即将机械限位改为电子限位。根据查阅国内外电动执行机构的现状，发现越来越多的工厂希望在控制系统得到阀门、龙头以及驱动器当下位置的反馈信号。因为传感器的工作速度和可靠性的优势明显：全固态，因此无磨损或误差修改；快速输出开关状态；磁滞和重复性可以比机械设备更多的进行电子定义；无焊接或输出端腐蚀；很少或者根本不受堵塞或湿度影响；无触点抖动，使得维护和调试更加简单，快捷。 预期研究结果： （1）保证阀门开度不会超过它的极限位置； （