一. 概述
    大型水泥干法生產(chǎn)工藝過(guò)程要求其連續(xù)性,、快速性和協(xié)調(diào)性，特別是對(duì)物料流,、氣流的實(shí)時(shí)工況和協(xié)調(diào)關(guān)系,必須及時(shí)地監(jiān)視和控制,，并實(shí)時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)的擾動(dòng)。工藝過(guò)程的物料流有原燃料和中間成品,，氣流包括冷風(fēng),、熱風(fēng)、一次風(fēng),、二次風(fēng),、三次風(fēng),、磨機(jī)進(jìn)出口風(fēng)、循環(huán)風(fēng)等,，它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系更顯得重要,。實(shí)施相互協(xié)調(diào)的機(jī)構(gòu)在干法水泥工藝過(guò)程是執(zhí)行器，它主要由調(diào)節(jié)閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成,，另外根據(jù)需要也可再配閥門(mén)定位器和手輪機(jī)構(gòu),。調(diào)節(jié)閥在水泥廠(chǎng)以蝶閥為主，也有用于分料的二位和三位閥,，它和與其連接的電動(dòng)推桿由電動(dòng)執(zhí)行器來(lái)改變操作變量,。據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)一個(gè)典型的5000~5500t/d的單條水泥生產(chǎn)線(xiàn)，閥門(mén)數(shù)量約為80個(gè),，其中電動(dòng)控制閥門(mén)為75臺(tái)左右,。故執(zhí)行器在水泥生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中起十分重要作用，常被稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的“手足”,。  
    電動(dòng)執(zhí)行器是以電能為動(dòng)力,，接受控制系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（模擬量或數(shù)字量），并將此信號(hào)變成相對(duì)應(yīng)的機(jī)械位移（轉(zhuǎn)角,，直線(xiàn)或多轉(zhuǎn)）, 來(lái)自動(dòng)改變操作變量（操作閥,、風(fēng)門(mén)、檔板的開(kāi)度等）,，以達(dá)到對(duì)被調(diào)參數(shù)（溫度,、壓力、流量,、物位等）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)的目的,，故電動(dòng)執(zhí)行器對(duì)水泥工藝過(guò)程的安全、可靠的運(yùn)行有很大的影響,，許多水泥廠(chǎng)的實(shí)踐證明,，由于電動(dòng)執(zhí)行器選型不當(dāng)，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行,，不得不停產(chǎn)重新更換電動(dòng)執(zhí)行器,。 

二.關(guān)于電動(dòng)執(zhí)行器選型 
    電動(dòng)執(zhí)行器主要用于鋼鐵、電力,、建材,、供熱、輕工和水處理等企業(yè),，相對(duì)于化工,、石化行業(yè)使用的氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器而言主要有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： 
（1）無(wú)需特殊氣源和氣動(dòng)三大件,即使電源失電時(shí)，也能保持原執(zhí)行位置,； 
（2）可遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào),，電纜鋪設(shè)比氣管和液體管道鋪設(shè)方便，且便于線(xiàn)路檢查,； 
（3）與工廠(chǎng)控制系統(tǒng)連接方便簡(jiǎn)潔,，更適應(yīng)采用電子信息新技術(shù)。
    當(dāng)今水泥廠(chǎng)極大多數(shù)選用電動(dòng)執(zhí)行器,，近來(lái)有些水泥廠(chǎng)在庫(kù)的流量調(diào)節(jié)中采用了BMH配套的PS2氣電定位器,，它是由電信號(hào)控制氣動(dòng)執(zhí)行器來(lái)調(diào)節(jié)流量的，筆者認(rèn)為這種形式的氣電定位器盡管控制簡(jiǎn)單,，但需配特殊氣源,，為此另需要設(shè)置氣管； 
另外氣動(dòng)閥門(mén)和元件還比較嬌氣,，結(jié)構(gòu)也相應(yīng)復(fù)雜,，故沒(méi)有必要由它替代電動(dòng)執(zhí)行器，電動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)行更可靠,，安全,。 
    當(dāng)前在水泥廠(chǎng)使用的電動(dòng)執(zhí)行器有國(guó)產(chǎn)的、全引進(jìn)的,、也有引進(jìn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)組裝的,，不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的，電動(dòng)執(zhí)行器多是按輸出方式,、安裝方式和調(diào)節(jié)方式分類(lèi),， 
按輸出方式分為三種： 
（1）角行程-輸出力矩和90°轉(zhuǎn)角,，水泥廠(chǎng)在主工藝線(xiàn)大多選用角行程的執(zhí)行器,； 
（2）直行程-輸出推力拉力和直線(xiàn)位移，在輔助工藝線(xiàn)上如增濕塔水泵站回水流量的調(diào)節(jié)常選用直行程執(zhí)行器,； 
（3）多轉(zhuǎn)式-輸出力矩和超過(guò)360°的多圈轉(zhuǎn)動(dòng),，此類(lèi)在水泥廠(chǎng)幾乎不用。 
按安裝方式又可分為二種： 
（1）直聯(lián)式-通過(guò)執(zhí)行器輸出法藍(lán)與閥門(mén)直接連接,，這樣執(zhí)行器可直接安裝在管道上,，目前新上的水泥廠(chǎng)大多采用此種形式；
（2）底座式-執(zhí)行器通過(guò)杠桿與閥門(mén)連接,，此時(shí)執(zhí)行器需要安裝在一個(gè)基礎(chǔ)座上,，它僅用于角行程，一些老水泥廠(chǎng)還是采用此種形式,。 
按調(diào)節(jié)方式分為三種： 
（1）比例調(diào)節(jié)型-執(zhí)行器接收計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（或調(diào)節(jié)器,、操作器）輸出的4~20mA的信號(hào)，執(zhí)行器輸出軸轉(zhuǎn)角或位移與此信號(hào)成比例關(guān)系，自動(dòng)完成調(diào)節(jié)任務(wù),；現(xiàn)今在水泥廠(chǎng)使用的大多是整體式,，即執(zhí)行器與位置定位器組裝成一體，整體現(xiàn)場(chǎng)安裝使用,； 
（2）遠(yuǎn)控型-執(zhí)行器接收開(kāi)關(guān)信號(hào),，執(zhí)行器的輸出軸可控制在任意位置； 
（3）開(kāi)關(guān)型-也稱(chēng)二位式,，它接收開(kāi)關(guān)信號(hào),，執(zhí)行器的輸出軸只能控制在開(kāi)和關(guān)的兩個(gè)極限位置，水泥廠(chǎng)在流程中兩位閥,，可采用此種形式,；
（4）積分調(diào)節(jié)型-執(zhí)行器接收脈沖信號(hào)，并通過(guò)PWM或PFM兩種脈沖調(diào)制器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,。有些執(zhí)行器的制造商如SIPAI,，H&B等公司生產(chǎn)的SIPOS MME等執(zhí)行器，電機(jī)用變頻器驅(qū)動(dòng),，其電機(jī)速度和負(fù)載就不受電源電壓的影響,，產(chǎn)品應(yīng)用面寬，備品少,。 
     我們?cè)谠O(shè)計(jì)選型要由工藝確定最大輸出力矩,、行程的要求確定型式和規(guī)格，由工藝布置確定安裝方式,，并根據(jù)所供電源和控制信號(hào)選擇執(zhí)行器的電源和控制調(diào)節(jié)方式,。 
    九十年代前水泥廠(chǎng)選用的電動(dòng)執(zhí)行器，主要是國(guó)產(chǎn)DKJ或ZKJ角行程電動(dòng)執(zhí)行器,，它是DDZ-Ⅲ型或Ⅱ型電動(dòng)組合儀表中的執(zhí)行單元,，是傳統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行器的典型產(chǎn)品，執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成,，接受來(lái)自調(diào)節(jié)單元,、變送單元或手操器輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的機(jī)械位移輸出,。 
     雖然DKJ電動(dòng)執(zhí)行器還在應(yīng)用,，但由于它存在的不足和水泥廠(chǎng)使用的情況來(lái)看，在大型干法水泥廠(chǎng)的主工藝流程一些重要的閥門(mén),，建議不采用它,，因?yàn)樗饕幸韵聨追矫鎲?wèn)題： 
（1）產(chǎn)品規(guī)格品種較單一，且只有一種位移速度,； 
（2）沒(méi)有力矩保護(hù)和行程開(kāi)關(guān)（有些DKJ電動(dòng)執(zhí)行器已加裝了限位開(kāi)關(guān)作為行程開(kāi)關(guān),，但可靠性差）,，雖然電動(dòng)機(jī)能堵轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)矩一直施加在閥門(mén)上,，使閥門(mén)容易受損而減少使用壽命,； 
（3）主要參數(shù)技術(shù)指標(biāo)較落后，如工作死區(qū),、基本誤差,、回差等比一些引進(jìn)產(chǎn)品差得多； 
（4）制動(dòng)器易磨損,，電容擊穿問(wèn)題也較大,，平均故障間隔時(shí)間（MTBF）僅約10000小時(shí)； 
（5）在機(jī)械上不能自鎖,，增加了對(duì)制動(dòng)器的可靠性要求,。當(dāng)然為節(jié)省投資，一些不在主流程的且力矩又較小的閥門(mén)還是可選用的,。 
    水泥廠(chǎng)可根據(jù)其安裝位置,、主要參數(shù)技術(shù)指標(biāo)、控制保護(hù)功能,、減速器,、電動(dòng)機(jī)的性能、位置發(fā)送器的可靠性及性能價(jià)格比擇優(yōu)選用,。 

三.智能電動(dòng)執(zhí)行器 
    近年來(lái),，電動(dòng)執(zhí)行器獲得了快速的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外一些廠(chǎng)商相繼推出帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信協(xié)議的智能電動(dòng)執(zhí)行器,。新型智能電動(dòng)執(zhí)行器利用微機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信技術(shù)將伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)合為一體,，不僅實(shí)現(xiàn)了雙向通信、PID調(diào)節(jié),、在線(xiàn)自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能,，還增設(shè)了行程保護(hù)、過(guò)力矩保護(hù),、電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù),、斷電信號(hào)保護(hù),、輸出現(xiàn)場(chǎng)閥位指示和故障報(bào)警等功能,，它可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作和遠(yuǎn)方操作，完成手動(dòng)操作及手動(dòng)/自動(dòng)之間無(wú)擾動(dòng)切換,。這些智能電動(dòng)執(zhí)行器在技術(shù)功能和性能指標(biāo)上還有差異,，但它們有共同的特點(diǎn)： 
1．在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用了新型結(jié)構(gòu)部件，如減速器c采用新穎傳動(dòng)結(jié)構(gòu),，運(yùn)行平穩(wěn),，傳動(dòng)效率高,，無(wú)爬行，摩擦小,。位置發(fā)送器采用新技術(shù)和新方法,，如有的采用霍爾傳感器，如H&B公司生產(chǎn)的 MM系列電動(dòng)執(zhí)行器,，它直接感應(yīng)閥桿的縱向或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,，實(shí)現(xiàn)了非接觸式定位檢測(cè)；有的采用特殊電位器,，電位器中裝有球軸承和特殊導(dǎo)電材質(zhì)做成的電阻簿片,，如津達(dá)公司JD 系列；有的采用磁阻效應(yīng)的非接觸式旋轉(zhuǎn)角度傳感器,。位置定位器也即伺服放大器均采用微處理器系統(tǒng),，所有控制功能可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)；有的伺服放大器中還采用了變頻技術(shù),。 
2．各種保護(hù)功能齊全,、使用方便、具有自診斷,、自調(diào)整等功能,，有的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)型執(zhí)行器還增加了PI調(diào)節(jié)功能，可直接接受變送器來(lái)的信號(hào),。 
3．采用先進(jìn)微機(jī)和數(shù)字顯示技術(shù),，以智能伺服放大器替代傳統(tǒng)的伺服放大器，以數(shù)字式操作器取代原有的模擬指針式操作器,，解決了數(shù)字顯示跳動(dòng)頻繁而造成人眼疲勞的問(wèn)題,。 
4．在調(diào)節(jié)中采用電制動(dòng)和斷續(xù)調(diào)節(jié)技術(shù)，對(duì)具有自鎖功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可取消機(jī)械摩擦制動(dòng)器,，提高了整機(jī)的可靠性,。 
5．有的廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)了運(yùn)用紅外遙控的非接觸調(diào)試技術(shù)，逐步取代接觸式手動(dòng)調(diào)試技術(shù)等,，如天津津達(dá)執(zhí)行器公司開(kāi)發(fā)的非侵入式電動(dòng)執(zhí)行器,，采用了JDIDL-A型智能數(shù)字定位器，它可通過(guò)手持式設(shè)定器,，運(yùn)用紅外遙感技術(shù)在無(wú)須打開(kāi)執(zhí)行器箱蓋的情況下,，通過(guò)顯示窗口就可進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)，包括改變執(zhí)行器運(yùn)行狀態(tài),，控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)及對(duì)執(zhí)行器各種參數(shù)的設(shè)定,。水泥廠(chǎng)有的閥門(mén)安裝位置高，不便于人工在初始階段的手動(dòng)調(diào)試,，特別是廢氣處理等部門(mén),，這種智能數(shù)字定位器的開(kāi)發(fā)為遙控調(diào)試創(chuàng)造了良機(jī),。

四．智能電動(dòng)執(zhí)行器的發(fā)展趨勢(shì) 
    電動(dòng)執(zhí)行器在自動(dòng)化金字塔的模型中，屬最下一層,，是直接和工藝設(shè)備連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu),，對(duì)水泥工藝過(guò)程的安全、可靠的運(yùn)行有很大的影響,。隨著微處理技術(shù),、通信技術(shù)、自動(dòng)化儀表技術(shù)的迅猛發(fā)展,，智能電動(dòng)執(zhí)行器將進(jìn)一步發(fā)展,，其趨勢(shì)可歸納為：機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)逐步取代組合式結(jié)構(gòu)；智能化控制技術(shù)逐步取代純電子控制技術(shù),；帶通信技術(shù)的逐步取代不帶通信技術(shù),；數(shù)字控制方式逐步取代傳統(tǒng)的模擬控制方式；用控制技術(shù)逐步取代純電子控制技術(shù),；運(yùn)用紅外遙控的非接觸調(diào)試技術(shù),，逐步取代接觸式手動(dòng)調(diào)試技術(shù)等。 
    當(dāng)智能電動(dòng)執(zhí)行器與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接時(shí),，它就成了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)中的一塊儀表,，這時(shí)它不僅是執(zhí)行器，還具有控制,、通信等功能,。 
隨著水泥行業(yè)規(guī)模越來(lái)越大，并正在努力打入國(guó)際市場(chǎng),，智能電動(dòng)執(zhí)行器及新一代的產(chǎn)品將在水泥工業(yè)中更普遍應(yīng)用,。