步进电与阀组的优缺点(数字)

1、关于步进电机与数字阀的调节品质比较说明实践证明,调速器系统故障有70%以上是由电液转换器故障所引起的,为提高设备的可利用率,传统步进机电电液转换器由于其抗卡阻、电机失步后主配拒动、调节品质较差，近年来逐步被数字阀型电液转换器所取代。其中，数字阀电液转换器调速器以抗油闭环控制简单、取消了步进电机的调节死区、调节品质高，安全可靠、因调节成线性，避免了过去步进电机调节精度差的问题，解决了因步进电机调节产生了“油锤”、调节品质差等因素在近几年期得到了较为迅猛的发展，特别是四川东方电机在巨型转浆机、灯泡贯流转浆双调节电站调速器应用成功后，在中小型电站得到了大量的推广与应用。但是，步进电机也不是没有缺陷的

2、：首先，由于步进电机是对应程序控制的脉冲一步一步运行的，如果发生卡阻就会导致电机位置与程序设定位置不一致，下面的控制就会被打乱导致失控，也就是我们通常所说的步进电机“失步”现象。另外，步进电机由于制造方面的特殊要求，其力矩特性比较“软”，也就是说启动时“力量”较小，启动比较慢，这样会导致以步进电机所控制的调速器接力器不动时间很难达到国标要求的0.2S，基于上面所叙述的转浆机甩负荷后对迅速关机要求很高的特殊性，本身转浆机的水头就不高，这对于轴流转浆式机组是尤其不利的。(1)数字阀线性调节控制的自复中电机转换器数字阀型调速器它的突出特点是在电机液转换这一重要环节采用了数字阀线性调节驱动自复中电机转

3、换器。彻底避免了本行业的油液污染步进电机的失步死区问题，同时机械自复中技术的采用，使长期困扰电机方案的机械反馈得以取消，以及实现了系统电源消失时电液随动系统保持在平衡位置（接力器开度不变）。这样，大幅度提高调速器运行的稳定性和可靠性，为适用不同水轮机组控制提供了高品质、高可靠新的关键部件。目前，本行业有几种自复中电机转换器，其共同之处不用步进电机，但复中定位方式各不相同。其中一种是在与滚动螺母固定的轴向移动体径向设置一对由弹簧和钢球组成的定位器，依靠钢球在轴向移动体的V型槽中复中定位；另一种则是在与滚动螺母固定的轴向移动体径向设置一对由弹簧和轴承组成的定位器，轴承在机体（非移动体）的V型槽中复

4、中定位；再有一种是采用双弹簧，通过力平衡，但实践中双弹簧平衡始终会存在误差任需手动调节。我们认为，这几种复中定位方式都存在固有缺陷。比如，有的是从理论上就很难保证复中定位精度，有是安装或调整不当均会导致电机转换部件蹩劲和发卡，其结果严重的将导致机械发卡故障和机组稳定性差以及机组溜负荷。我们知道，电机转换器的复中直接影响电机转换的控制精度，而电机转换装置的输出是要求很高的复中精度的，因为受控于它的下一级主配压阀的位置精度是微米级，而引导阀针塞的遮程通常在10m左右。性能及关键部件复中方式动作平稳复中精度滚珠丝杆副弹簧与钢球与V型槽构成定位器一般一般国产弹簧与轴承与V型槽构成定位器有蹩劲一般国产双

5、弹簧对中定位一般差国产阀芯定位好5m进口我公司研制生产的自复中电机转换器，采用的是电磁阀阀芯自复中机理，易于实现准确复中，通过测试其复中精度小于3m。主要特点如下:（1）复中腔设置在电机转换器下部，采用单弹簧复中，纯机械定位，线性度好，定位准确，不存在三漂（温漂、油漂、负载漂）。（2）数字阀线性调节使用液压放大功率大，直接驱动液压系统，结构简单，制造和维护方便。（3）用阀芯按电信号流量控制，运动可逆，往返无行程，传递精度高。（4）自动工况、手动工况转换无条件无扰动，平衡位置定位稳定，不受其他因素影响。（5）当电源消失时，电液随动系统保持在平衡位置，导叶接力器开度不变。（6）无机械反馈，结构简洁

6、。（7）易于实现计算机数字控制。(2)数字阀线性调节技术目前，用电机（步进电机、直流伺服电机）控制的水轮机调速器在大中型水电站已得到广泛应用。采用线性调节的数字阀作为电气转换部件，使调速器调节品质提高，对抗油污能力的要求降低，同时维护亦更方便、简单。尤其是这类调速器所采用的数字阀控制技术，是从国外的大型双调节机组由东方电机应用并移植过来的，技术早已成熟且有相当广泛的应用基础，因此发展十分迅速和顺利。近年来，由于计算机技术及控制理论的进步，使得电磁阀固有的结构简单、可靠性高、驱动功率大及动态响应好等优势得以充分发挥。因此，用数字阀驱动装置作为水轮机调速器的电机位移转换部件是科学技术进步的必然结果

7、。其次，数字阀驱动的速度环、位置环及电液环都将实现数字化，使数字阀驱动的技术性能和可靠性得到进一步提高。此外，由于受其本身力矩频率特性的制约，步进电机构成的调速器普遍存在动态指标较差、接力器不动时间不能达标以及小波动调节不灵敏的问题日渐被广大用户所发现。以致于出现了一些地区的电力系统规定在大中型机组上不准使用步进电机型调速器的规定。而以新型数字阀线性调节为电液转换元件的调速器以其优益的速动性能和继承步进电机调速器的抗油污能力正是数字阀调速器的理想替代产品。为说明数字阀调速器的速动性，我们将其与公认速动性指标最好的步进电机控制的调速器相比较。一般认为电机惯性大，采用它进行控制的调速器速动性较差。

8、实际上，用数字阀转换部件，其运动速度与通常的步进电机是相当的。下面举例说明。例一，在电机转换器中，由于采用多线大导程滚珠螺旋副将电机旋转运动转换成直线位移输出，电机转180度即可使下一级引导阀走完全行程。例如，设置数字阀的速率为每秒走1mm，则走180度需要0.125秒，那么引导阀和主配压阀走完全行程亦是0.125秒。然而，在常用的电液转换器方案中主配压阀运动全行程约为0.2秒左右（试验实测）。可见，数字阀装置输出的运动速度比电液伺服阀输出的运动速度快。例二，将数字阀作为电机转换部件与电液伺服阀的频率特性进行比较和分析。电液数字阀的频率特性试验表明，其转折频率大多在34Hz左右，如下图1所示。图1 图2在研制过程中，我们用做步进电机频率特性试验类似方法对用数字阀线性调节组成的交流伺服驱动装置进行了频率特性测试，测试时被测装置带20Kg重物作负载，其转折频率为2.9Hz，如图2所示。从图1、图2所示频率特性曲线可见，由数字阀线性调节组成的交流伺服驱动装置的动态特性参数与常用的电液伺服阀的