浅谈电动执行器过力矩保护的发展

电动执行器作为工业过程控制系统中一个十分重要的现场驱动装置，广泛应用于电力、冶金、石油、化工等行业。在流体控制中如阀门在运转中出现问题，就会在电动执行器中体现出来。所以它还拥有一个身份——“阀门的保护者”，其作用就体现在对阀门的正常使用的监测，其中很重要的一点就是过力矩保护。

顾名思义，过力矩保护就是指电动执行器在运行过程中一旦出现负载转矩超过允许的数值，应立即切断电源或者发出报警信号，进而停止电机的转动，以达到保护阀门同时保护执行器自身的目的。

作为现场仪表的一种，电动执行器的价值更多地体现在稳定性、可靠性和控制精度上。随着技术的发展，对执行器的要求早已超越了运转的稳定和可靠，对控制精度的要求越来越高，而过力矩保护在控制精度中占有为重要的位置。在我国，电动执行器发展相对较晚，在过力矩保护方面就体现得更为明显。我们姑且把发展阶段按过力矩的发展状况分为三个阶段：机械控制过力矩阶段、传感器控制过力矩前期、传感器控制过力矩后期。在各项技术发展飞速的今天，我们的过力矩保护将走向何方呢？

1 机械控制过力矩阶段

我国从六十年代末七十年代初开始仿制前苏联的电动执行器，经过二十年缓慢发展，到八十年代生产出DKJ型角行程、DKZ型直行程电动执行器（我国生产的电动执行器）。那个时候电动执行器在我国尚在推广之中，仅仅用来在特殊环境下代替人工作业，更谈不上过力矩保护功能，只能依靠设计时电机的功率来保证对力矩的控制。后来引进伯纳德电动执行器的技术，出现了早的过力矩保护，其控制方式就是机械控制过力矩方式（后文介绍和分析的是在此基础上加以改进的控制过力矩方式）。这种方式的主要部件是力矩簧、传动件、行星内齿圈、力矩微动开关。

1.1 控制原理

电动执行器带负载运行，与电机连接的行星内齿圈随着转矩的传递，根据传递转矩的大小，轴侧力出现微小的偏转，偏转的幅度几乎与负载所产生的转矩大小成正比（具体计算在这里省略）。

所以一旦负载超过允许的很大值，拨动装在内齿轮外沿上的装有平衡正向和反向两个转矩的两个螺旋圆柱弹簧（简称力矩簧组件）的传动件，使力矩簧组件整体左右移动。当过力矩时，传动件带动连杆触动该方向上的力矩微动开关动作，产生瞬时电信号。在这里就有一个问题，如果电动执行器过力矩只报警一下，那就根本无法符合实际运转要求，故要借助控制电路板中专用的继电器来协助完成，从而使电动执行器停止运转。

1.2 控制精度

控制精度一般在百分之10到百分之25之间，而且随着负载的转矩的变小，变得越来越差。

这种过力矩保护方式是电动执行器发展到目前为止的机械控制过力矩方式，与电气控制部分、电机、减速器部分有机结合和连接。