具有整体变频器的执行机构具有较高的初始成本但总体成本减少

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-10-22 08:46:49【小中大】

上海自动化仪表股份有限公司电动执行机构对于操作各种阀门至关重要，并且在许多工业应用中使用。大多数这些执行机构提供单一输出速度，这可能是或可能不是满足特定应用需求的最理想的解决方案。另一种选择是带有集成变频驱动器的电动执行机构，它允许各种速度相关的解决方案。

基本设计

有许多不同的方法来运行具有可变输出速度的电动机。变频器（VFD）需要电机的三相电压。该电压必须在频率（速度）和幅度（电压电平确定转矩）方面都可以改变。然而，工厂提供的主电源电压在频率和幅度方面是恒定的，可以是1相或3相。该电压转换分两步进行 - 整流/平滑和反转。

在第一步骤期间，使用整流二极管将输入的电站电压转换为DC电压。通过电容器进一步平滑该电压，电容器用作能量的缓冲器。在反转阶段，快速“电子”开关将精确定义的节奏中的直流电压连接到三个电机端子。通过非常快速地切换并非常快速地选择适当的电压（脉冲宽度调制），建立了致动器内部的三相电压系统。

为什么使用VFD？

使用VFD的原因有很多，首先是它们可以缓慢而持续地启动。

在某些应用中，上海自动化仪表有限公司阀门有时必须克服较大的压差。当这些特定的阀门在整个行程中快速操作时，可能在管道内产生湍流和涡流。最终，这会导致较大的应力，并对阀门，管道和连接部件造成危害。除了这些大的应力之外，其他可能不希望的或有害的副作用包括可能的空化和水锤，它们可能遍布整个管道系统。通过控制阀的操作速度可以防止这些不希望的和不必要的影响。通过首先缓慢打开阀门，可以进行压力补偿。一旦阀门到达预定位置，

VFD也被使用，因为它们可以帮助紧密关闭而不会过度扭矩。将阀门全速移动到阀座中可满足“紧密关闭”要求。然而，这可能以阀门和致动器的高动态扭矩为代价。一旦致动器马达以电子方式关闭，动能继续向阀门施加扭矩，直到致动器和阀门最终停止。为了防止这种动能扭矩，可以使用电动机的制动器。但是，这会在致动器上产生额外的成本和维护。带有VFD的执行机构可以控制输出速度，因此在到达终点位置之前减速。通过这样做，动能显着降低，这可能会延长阀门和致动器的预期寿命。

上海自动化仪表股份有限公司VFD还可以在整个行程或方向上改变速度。取决于应用，可能存在与在整个阀行程中的不同位置处改变阀和致动器的操作速度相关联的优点。例如，可能希望将工艺流量变量（例如压力，温度或流速）保持在固定水平，这有时被称为线性化阀特性。对于固定速度执行机构，这可以通过打开和关闭执行机构或脉冲信号来实现。不幸的是，这可能导致许多启动电流尖峰，这可能导致热量增加并最终导致执行机构电机过早失效。

VFD也可以编程，使关闭方向的速度可以与打开方向的速度不同（图1）。这可能是期望的，例如，缓慢降低滗析器。这种操作将用于污水处理厂，以避免活化污泥池中的漩涡，然后更快地操作以升高填充的倾析臂并允许快速填充盆以用于下一过程操作。

图：可以选择和编程不同的打开/关闭方向速度

使用变频器的另一个好处是，当接近设定点时，输出速度会变慢（图2）。通过这样做，将减少设定点的过冲和搜索，这相当于减少了系统组件的负载。

图：低速移动到设定点（打开和关闭）

VFD还为正常和紧急操作提供不同的速度。

工厂工程师必须设计正常运行和紧急情况的系统。这两种情况通常有两种完全不同的阀门和执行机构操作方案。在正常情况下，可能希望致动器精确且缓慢地调节阀以最大化预定的操作参数。然而，在紧急情况下可能不希望这种缓慢的操作。VFD允许通过预定义的智能编程轻松完成两个操作。当执行机构接收到紧急输入信号（或控制信号丢失）时，可以为单个或两个行进方向预编程不同的速度（图3）。还可以预定义特定速度与致动器的位置曲线，以防止阀门关闭或打开太快。

图：用于紧急情况与打开/关闭操作的参数速度。

VFD可与各种可用电源一起使用。有时，执行机构需要具备在电源故障期间运行的能力。在传统的三相致动器的情况下，具有三相备用电源通常不具有成本效益。类似地，传统的单相交流电动机配备有启动电容，启动电流大。因此，需要一个昂贵的大型单相备用电源。通过设计，VFD具有非常小的启动电流。因此，它可以将单相备用电源转换为可变的三相电压，从而通过小型，经济高效的备用电源来操作执行机构电机。

结论

虽然所有应用可能都不需要它们，但VFD提供单速执行机构可能无法提供的解决方案。与传统的单速执行机构相比，具有整体式变频器的执行机构可能具有略高的初始成本，但考虑到与该技术相关的益处，较高的成本可能最终成为长期的总体成本节省。最终，了解特定的应用程序要求将有助于确定这些驱动器是否适合该应用程序的挑战。

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