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3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理

      電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)聯(lián)軸機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)離合器帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)切換手柄撥在手動(dòng)位置時(shí)，離合器上移，脫開(kāi)蝸輪與手輪聯(lián)接，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)操作總是優(yōu)先，除非操作手柄被鎖定在手動(dòng)檔。在輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)一對(duì)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)閥位傳感器檢測(cè)閥位變化。

3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能特點(diǎn)

3.2.1 雙密封結(jié)構(gòu) 

      在工程安裝、調(diào)試階段，即使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的端子蓋長(zhǎng)期打開(kāi)，由于端子盤(pán)與外殼之間的第二級(jí)密封的存在，阻止了灰塵、潮氣等進(jìn)入電機(jī)和電氣殼體內(nèi)部， 使電機(jī)和控制電路免受侵蝕， 了性，如圖3-2所示。

  HKM執(zhí)行機(jī)構(gòu)在3米深的水中沉浸48小時(shí)仍可以正常工作。需要注意的是，這個(gè)特點(diǎn)只是為在事故情況下執(zhí)行機(jī)構(gòu)受到水淹提供一種短時(shí)的護(hù)，不要誤解為執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以在水下長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)工作。另外，電纜進(jìn)線口的合理密封是用戶的責(zé)任，進(jìn)線口達(dá)不到合適的密封，受到水浸是會(huì)出問(wèn)題的。

3.2.2 非侵入式設(shè)計(jì)思想

      非侵入式設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)在兩個(gè)方面。，方式選擇旋鈕和就地操作旋鈕采用條狀磁鋼控制電氣殼內(nèi)的舌簧管， 摒棄了傳統(tǒng)的旋鈕貫通軸， 見(jiàn)圖3-4，圖3-5。第二，采用紅外設(shè)定器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、更改、調(diào)試且不需要打開(kāi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外殼。非侵入式結(jié)構(gòu)的好處是：

⑴不用打開(kāi)外殼，避免了環(huán)境中的灰塵、有害氣體和潮氣對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的侵蝕。

⑵在雨中或在有可燃?xì)怏w的場(chǎng)合都可以方便地調(diào)試。

⑶可以方便地查詢執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種狀態(tài)。

3.2.3 保護(hù)功能

3.2.3.1 轉(zhuǎn)矩保護(hù)

用以執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作中途過(guò)轉(zhuǎn)矩，這個(gè)功能既保護(hù)閥門(mén)，又保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身，轉(zhuǎn)矩保護(hù)值由設(shè)定器設(shè)定。

3.2.3.2 閥位限位保護(hù)

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行到關(guān)閉和打開(kāi)限位位置自動(dòng)停止(與設(shè)定的工作方式有關(guān))。

3.2.3.3 自動(dòng)相序調(diào)整

      HKM執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)檢測(cè)接入電源端子的三相電源的相序，通過(guò)適當(dāng)?shù)倪壿嬤\(yùn)算，以給電機(jī)接通正確的相序。如果沒(méi)有自動(dòng)相序調(diào)整功能，有可能會(huì)由于接線相序錯(cuò)誤而損壞閥門(mén)。由于有了自動(dòng)相序調(diào)整功能，執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源的接線可以不考慮相序。

3.2.3.4 瞬時(shí)反轉(zhuǎn)保護(hù)

      當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受向相反方向動(dòng)作的命令時(shí)，自動(dòng)加上一個(gè)時(shí)間延遲，產(chǎn)生對(duì)閥軸和變速箱的不要的磨損。

3.2.3.5 電源缺相保護(hù)

      HKM執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有完善的電源缺相保護(hù)功能。它采用電壓和電流相結(jié)合的方法，既能檢測(cè)電機(jī)靜止時(shí)發(fā)生的電源缺相，也能檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的電源缺相，從而禁止電機(jī)運(yùn)行，避免缺相運(yùn)行造成電機(jī)過(guò)熱。需要注意的一個(gè)重要實(shí)事是，大多數(shù)的電機(jī)缺相是在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的。

3.2.3.6 閥門(mén)卡住時(shí)的動(dòng)作

      無(wú)論執(zhí)行機(jī)構(gòu)向打向還是關(guān)閉方向動(dòng)作，在發(fā)出激勵(lì)電機(jī)的信號(hào)之后的5~10秒時(shí)間內(nèi)暫時(shí)禁止轉(zhuǎn)矩保護(hù)功能（如果在上述5~10秒時(shí)間內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有動(dòng)作，控制電路則切斷電機(jī)的供電）。此項(xiàng)功能可以實(shí)現(xiàn)閥門(mén)卡住時(shí)的解卡。

3.2.3.7 過(guò)熱保護(hù)

      在電機(jī)繞組的端部裝有二個(gè)熱繼電器，直接檢測(cè)電機(jī)繞組的溫度。當(dāng)熱繼電器檢測(cè)到繞組過(guò)熱時(shí)，控制電路將禁止執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

3.2.3.8 電氣保護(hù)

      輸入輸出通道均采用光電隔離。

3.2. 4 閥位和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)

      有一對(duì)傘齒輪拾取輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)一個(gè)圓周上具有多個(gè)N、S的圓形磁片，使其周?chē)膬蓚€(gè)磁敏器產(chǎn)生脈沖信號(hào)， 對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行判向、計(jì)數(shù)即可以計(jì)算出閥位。 閥位檢測(cè)分辯率為11.5°輸出軸轉(zhuǎn)角，輸出軸轉(zhuǎn)數(shù)的累計(jì)值上限2040轉(zhuǎn)，這意味著HKM執(zhí)行機(jī)構(gòu)可設(shè)定行程范圍很大，了以往的執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)行程的限制。

      轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)是靠檢測(cè)電機(jī)的電流和磁通來(lái)獲得轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩的連續(xù)測(cè)量，使得調(diào)整轉(zhuǎn)矩保護(hù)值可以由設(shè)定器來(lái)完成，方便。并排除了機(jī)械磨損，長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。

3.2.5 間隙定時(shí)操作

      間隙定時(shí)操作是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)在打開(kāi)和關(guān)閉過(guò)程中其動(dòng)作是間隙的（斷續(xù)的），即動(dòng)作一段時(shí)間，停動(dòng)一段時(shí)間，再動(dòng)作一段時(shí)間，余以類(lèi)推，其動(dòng)作時(shí)間和停動(dòng)時(shí)間可以設(shè)定。

      這對(duì)某些需要液壓沖擊（水錘效應(yīng)）和流體喘振的場(chǎng)合十分適合，并地增加了行程時(shí)間。

3.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線控制 

      現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是儀器儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制系統(tǒng)和自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的新技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線使得現(xiàn)場(chǎng)儀表之間、現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制器之間構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、雙向、多點(diǎn)的數(shù)字通信，是開(kāi)放的總線，具有統(tǒng)一、公開(kāi)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/OSI模型， 可將不同廠家的儀表組成開(kāi)放互連網(wǎng)絡(luò)，具有互可操作性和互用性，為全分散控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，帶有現(xiàn)場(chǎng)總線通訊卡的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以構(gòu)成開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)， 支持Modbus、CAN、Profibus、和FF等現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)。

3.2.7 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)試和故障查找

      與HKM系列執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套的紅外設(shè)定器，見(jiàn)圖3-6， 用于對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)定和故障診斷，并且不需要打開(kāi)外殼，就可以方便快捷地調(diào)試執(zhí)行機(jī)構(gòu)，此外，由于診斷功能可以顯示出許多內(nèi)部狀態(tài)，使得故障查找甚為方便、快捷。

紅外設(shè)定器可以設(shè)定以下內(nèi)容：

■關(guān)閉時(shí)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向

■打開(kāi)限位和關(guān)閉限位的保護(hù)選擇

■打開(kāi)和關(guān)閉操作的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值

■就地控制方式選擇

■四個(gè)狀態(tài)指示繼電器的觸發(fā)選擇

■緊急動(dòng)作功能選擇

■遠(yuǎn)控禁動(dòng)功能選擇

■模擬控制信號(hào)的設(shè)定

關(guān)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)試的具體方法和步驟，見(jiàn)《HKM系列執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝調(diào)試手冊(cè)》。

3.2.8 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的顯示

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)自身帶有液晶顯示。液晶顯示分為菜單、報(bào)警、提示與電池電量四個(gè)顯示區(qū)。菜單顯示用于顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)定、檢查和診斷菜單。閥位顯示區(qū)以數(shù)字和模擬圖兩種形式顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥位開(kāi)度，閥位開(kāi)度顯示的分辯率為1%，液晶顯示器帶有背光，在供有主電源的情況下，背光會(huì)點(diǎn)亮。

    除了液晶顯示外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)還帶有2個(gè)發(fā)光二管指示燈。紅燈亮表示處于全關(guān)位置， 綠燈亮表示處于全開(kāi)位置。

    執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用鋰電池，支持主電源掉電情況下的液晶顯示和閥位檢測(cè)， 此時(shí)不接受設(shè)定器的命令，并且不點(diǎn)亮背光和2個(gè)燈。

    執(zhí)行機(jī)構(gòu)還帶有4個(gè)狀態(tài)指示繼電器，詳見(jiàn)6.3節(jié)

3.2.9 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作方式分為電動(dòng)和手動(dòng)操作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)上裝有手輪， 用于手動(dòng)操作。手/電動(dòng)切換手柄用于將執(zhí)行機(jī)構(gòu)切換到手動(dòng)操作，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于設(shè)計(jì)了電動(dòng)優(yōu)先操作切換機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)自動(dòng)回到電動(dòng)操作方式 。

      HKM系列的執(zhí)行機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)手輪為頂裝手輪， 使得手動(dòng)操作省力。

    手輪用來(lái)在電動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)提供緊急的手動(dòng)操作。當(dāng)不需要手動(dòng)操作時(shí)，亦可以把手柄鎖定在電動(dòng)位置。

3.2.10 執(zhí)行機(jī)構(gòu)、的結(jié)構(gòu) 

a.即使在現(xiàn)場(chǎng)將接線端蓋打開(kāi)，單獨(dú)密封的端子箱也可電動(dòng)裝置的完整性。

b.現(xiàn)場(chǎng)操作控制繼電器和工作方式采用隔離的磁激勵(lì)方式，避免了需要密封的貫通軸。

c.就地顯示窗可以變換不同方位，以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝方位。另外，通過(guò)密封的顯示窗，使用的紅外遙控器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)定和診斷，不需要在現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)電氣箱而暴露內(nèi)部的控制電路，了灰塵和潮氣的侵蝕。

d.低慣量高轉(zhuǎn)矩電機(jī)。電機(jī)啟動(dòng)后能夠峰值轉(zhuǎn)矩，非勵(lì)磁時(shí)幾乎沒(méi)有限運(yùn)動(dòng)，電機(jī)線圈內(nèi)裝有的溫度繼電器，可以地避免電機(jī)處于過(guò)熱狀態(tài)。

e.設(shè)計(jì)的固態(tài)電路檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩，避免了使用轉(zhuǎn)矩控制的彈簧繼電器和杠桿。

f.蝸桿在油浴槽內(nèi)驅(qū)動(dòng)蝸輪，可限度地不同環(huán)境下執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壽命。

g.閥位計(jì)數(shù)器可地測(cè)量和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程，即使斷電后重新上電，也能閥位計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。

h.直接驅(qū)動(dòng)手輪可在電源出現(xiàn)故障時(shí)，提供的緊急手動(dòng)操作。

i.手動(dòng)/電動(dòng)離合器即使在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也可操作。

注：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離合器將自動(dòng)切換到電動(dòng)狀態(tài)，除非手柄被有意鎖在手動(dòng)位置。

j.為壽命并易于拆卸而設(shè)計(jì)的可潤(rùn)滑的推力座，可在不改變閥位的情況下卸下執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

k.為了便于與閥門(mén)配合，可拆卸的驅(qū)動(dòng)軸套可與閥桿進(jìn)行配制加工。

l.為了便于改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出速度，電機(jī)軸與蝸桿軸是相互的。

m.支持HART、Modbus、CAN、Profibus和FF等開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線。 

3.2.11 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)的爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)：GB3836.1-2000《性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備部分通用要求》和GB3836.2-2000《性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分隔爆型“d”》有關(guān)規(guī)定要求設(shè)計(jì)的隔爆性產(chǎn)品， 隔爆標(biāo)志為ExdIIBT4。  適用于含有ⅡA、ⅡB級(jí)、T1~T4級(jí)性混合物的1、2工區(qū)環(huán)境， 大氣壓力86 KPa ~106KPa，環(huán)境溫度 -30℃～ +70℃。

3.2.11.1 良好的密封性

      主殼體與配合件的結(jié)合面較長(zhǎng)，間隙較小，起到了隔爆的作用，同時(shí)，采用的骨架旋轉(zhuǎn)油封、優(yōu)良的O型圈密封，滿足了密封要求。

3.2.11.2 電纜引入裝置

      電纜引入裝置是根據(jù)GB3836.2和附錄D 《隔爆型電纜引入裝置和襯墊的補(bǔ)充要求》設(shè)計(jì)的隔爆結(jié)構(gòu)。螺紋結(jié)合長(zhǎng)度及密封圈和電纜的結(jié)合寬度都合隔爆標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2.11.3 爆型執(zhí)行機(jī)構(gòu)導(dǎo)線的引入連接，見(jiàn)圖3-8：

    電池腔與電氣腔、電機(jī)腔與電氣腔之間采用二級(jí)密封，了設(shè)備的隔爆性能。

    注：

    1.電纜直徑：Ф10（2根）、Ф14（1根）。

    2.不使用的進(jìn)線口要用鋼制或黃銅制的螺紋堵密封。

3.2.11.4 爆型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的視窗結(jié)構(gòu)

      透明視窗與殼體的連接采用了O型密封件和密封膠填充（此處不得拆開(kāi)， 否則會(huì)破壞隔爆面），雙層透明材料壓環(huán)壓緊的結(jié)構(gòu)裝置滿足了GB3836.2中5.4、5.5和8.1的要求，詳見(jiàn)圖3-10。

      為了執(zhí)行機(jī)構(gòu)在不同的安裝方向上有正常的液晶顯示方向，即字正常顯示方向，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液晶顯示屏提供了四種設(shè)置：

a.執(zhí)行機(jī)構(gòu)水平方向安裝（手輪朝上），液晶顯示屏按正常位置安裝；

b.執(zhí)行機(jī)構(gòu)朝下方向安裝（手輪朝下），液晶顯示屏按正常位置安裝，可用設(shè)定器將顯示方式設(shè)置為反顯示；

c.執(zhí)行機(jī)構(gòu)左側(cè)方向安裝（手輪朝左），液晶顯示屏靠近法蘭一側(cè)安裝；

d.執(zhí)行機(jī)構(gòu)右側(cè)方向安裝（手輪朝右），液晶顯示屏靠近法蘭一側(cè)安裝，可用設(shè)定器將顯示方式設(shè)置為反顯示。

以上由用戶提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝方向，我公司按液晶顯示屏的正確設(shè)置供貨。如果用戶不便于提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝方向，我公司可派工作人員現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置液晶顯示屏。

 3.2.12 電子閂鎖功能

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)高慣量負(fù)荷時(shí)很容易出現(xiàn)過(guò)轉(zhuǎn)矩的現(xiàn)象。為了能夠成功地啟動(dòng)高慣量負(fù)荷，HKM執(zhí)行機(jī)構(gòu)在發(fā)出激勵(lì)電機(jī)的信號(hào)后的數(shù)秒時(shí)間內(nèi)暫時(shí)禁止轉(zhuǎn)矩保護(hù)功能。這即為電子閂鎖功能。如果在發(fā)出激勵(lì)電機(jī)的信號(hào)后的數(shù)秒內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)能動(dòng)作，則控制電路會(huì)自動(dòng)撤消對(duì)電機(jī)的供電。電子閂鎖功能對(duì)于開(kāi)啟長(zhǎng)時(shí)間處于關(guān)閉位置的閥門(mén)很。

3.2.13 在主電源掉電時(shí)數(shù)據(jù)保存功能

      在主電源掉電時(shí)，由電池給閥位檢測(cè)電路供電，并將閥位保存在E2PROM中。電池還要給液晶顯示器供電（但不支持背光）和給四個(gè)狀態(tài)指示繼電器供電。無(wú)論是主電源掉電還是更換電池，閥位都將被保存。建議應(yīng)在主電源有電時(shí)更換電池。

3.2.14 應(yīng)用范圍

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HKM20  調(diào)節(jié)扭矩/扭矩N.M（轉(zhuǎn)速24）  

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