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3.1執行機構的工作原理

      電機的旋轉通過聯軸機構直接帶動蝸桿轉動，蝸桿帶動蝸輪轉動，再通過離合器帶動輸出軸轉動。當切換手柄撥在手動位置時，離合器上移，脫開蝸輪與手輪聯接，轉動手輪驅動輸出軸轉動。電動操作總是優先，除非操作手柄被鎖定在手動檔。在輸出軸轉動的同時帶動一對錐齒輪轉動，并通過閥位傳感器檢測閥位變化。

3.2 執行機構的功能特點

3.2.1 雙密封結構 

      在工程安裝、調試階段，即使執行機構的端子蓋長期打開，由于端子盤與外殼之間的第二級密封的存在，阻止了灰塵、潮氣等進入電機和電氣殼體內部， 使電機和控制電路免受侵蝕， 了性，如圖3-2所示。

  HKM執行機構在3米深的水中沉浸48小時仍可以正常工作。需要注意的是，這個特點只是為在事故情況下執行機構受到水淹提供一種短時的護，不要誤解為執行機構可以在水下長時間地連續工作。另外，電纜進線口的合理密封是用戶的責任，進線口達不到合適的密封，受到水浸是會出問題的。

3.2.2 非侵入式設計思想

      非侵入式設計思想體現在兩個方面。，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的舌簧管， 摒棄了傳統的旋鈕貫通軸， 見圖3-4，圖3-5。第二，采用紅外設定器對執行機構進行參數設定、更改、調試且不需要打開執行機構的外殼。非侵入式結構的好處是：

⑴不用打開外殼，避免了環境中的灰塵、有害氣體和潮氣對執行機構的侵蝕。

⑵在雨中或在有可燃氣體的場合都可以方便地調試。

⑶可以方便地查詢執行機構的各種狀態。

3.2.3 保護功能

3.2.3.1 轉矩保護

用以執行機構操作中途過轉矩，這個功能既保護閥門，又保護執行機構本身，轉矩保護值由設定器設定。

3.2.3.2 閥位限位保護

      執行機構運行到關閉和打開限位位置自動停止(與設定的工作方式有關)。

3.2.3.3 自動相序調整

      HKM執行機構自動檢測接入電源端子的三相電源的相序，通過適當的邏輯運算，以給電機接通正確的相序。如果沒有自動相序調整功能，有可能會由于接線相序錯誤而損壞閥門。由于有了自動相序調整功能，執行機構電源的接線可以不考慮相序。

3.2.3.4 瞬時反轉保護

      當執行機構接受向相反方向動作的命令時，自動加上一個時間延遲，產生對閥軸和變速箱的不要的磨損。

3.2.3.5 電源缺相保護

      HKM執行機構具有完善的電源缺相保護功能。它采用電壓和電流相結合的方法，既能檢測電機靜止時發生的電源缺相，也能檢測電機運行過程中發生的電源缺相，從而禁止電機運行，避免缺相運行造成電機過熱。需要注意的一個重要實事是，大多數的電機缺相是在電機運行過程中發生的。

3.2.3.6 閥門卡住時的動作

      無論執行機構向打向還是關閉方向動作，在發出激勵電機的信號之后的5~10秒時間內暫時禁止轉矩保護功能（如果在上述5~10秒時間內執行機構沒有動作，控制電路則切斷電機的供電）。此項功能可以實現閥門卡住時的解卡。

3.2.3.7 過熱保護

      在電機繞組的端部裝有二個熱繼電器，直接檢測電機繞組的溫度。當熱繼電器檢測到繞組過熱時，控制電路將禁止執行機構動作。

3.2.3.8 電氣保護

      輸入輸出通道均采用光電隔離。

3.2. 4 閥位和轉矩的檢測

      有一對傘齒輪拾取輸出軸的轉動，帶動一個圓周上具有多個N、S的圓形磁片，使其周圍的兩個磁敏器產生脈沖信號， 對脈沖信號進行判向、計數即可以計算出閥位。 閥位檢測分辯率為11.5°輸出軸轉角，輸出軸轉數的累計值上限2040轉，這意味著HKM執行機構可設定行程范圍很大，了以往的執行機構對行程的限制。

      轉矩的檢測是靠檢測電機的電流和磁通來獲得轉矩，實現了對輸出轉矩的連續測量，使得調整轉矩保護值可以由設定器來完成，方便。并排除了機械磨損，長期保持穩定。

3.2.5 間隙定時操作

      間隙定時操作是指執行機構在打開和關閉過程中其動作是間隙的（斷續的），即動作一段時間，停動一段時間，再動作一段時間，余以類推，其動作時間和停動時間可以設定。

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

3.2.6 現場總線控制 

      現場總線技術是儀器儀表、計算機技術和網絡技術在控制系統和自動化領域發展的新技術，現場總線使得現場儀表之間、現場儀表和控制器之間構成網絡互連系統，實現全數字化、雙向、多點的數字通信，是開放的總線，具有統一、公開的國際標準ISO/OSI模型， 可將不同廠家的儀表組成開放互連網絡，具有互可操作性和互用性，為全分散控制系統提供了基礎。通過多種網絡傳輸介質，帶有現場總線通訊卡的執行機構可以構成開放的現場總線系統， 支持Modbus、CAN、Profibus、和FF等現場總線，實現遠程通訊、遠程數據采集和遠程診斷與維護。

3.2.7 執行機構的調試和故障查找

      與HKM系列執行機構配套的紅外設定器，見圖3-6， 用于對執行機構進行設定和故障診斷，并且不需要打開外殼，就可以方便快捷地調試執行機構，此外，由于診斷功能可以顯示出許多內部狀態，使得故障查找甚為方便、快捷。

紅外設定器可以設定以下內容：

■關閉時輸出軸的轉動方向

■打開限位和關閉限位的保護選擇

■打開和關閉操作的轉矩設定值

■就地控制方式選擇

■四個狀態指示繼電器的觸發選擇

■緊急動作功能選擇

■遠控禁動功能選擇

■模擬控制信號的設定

關于執行機構安裝與調試的具體方法和步驟，見《HKM系列執行機構安裝調試手冊》。

3.2.8 執行機構的顯示

      執行機構自身帶有液晶顯示。液晶顯示分為菜單、報警、提示與電池電量四個顯示區。菜單顯示用于顯示執行機構的設定、檢查和診斷菜單。閥位顯示區以數字和模擬圖兩種形式顯示執行機構的閥位開度，閥位開度顯示的分辯率為1%，液晶顯示器帶有背光，在供有主電源的情況下，背光會點亮。

    除了液晶顯示外，執行機構還帶有2個發光二管指示燈。紅燈亮表示處于全關位置， 綠燈亮表示處于全開位置。

    執行機構采用鋰電池，支持主電源掉電情況下的液晶顯示和閥位檢測， 此時不接受設定器的命令，并且不點亮背光和2個燈。

    執行機構還帶有4個狀態指示繼電器，詳見6.3節

3.2.9 執行機構的操作

      執行機構的操作方式分為電動和手動操作。執行機構上裝有手輪， 用于手動操作。手/電動切換手柄用于將執行機構切換到手動操作，當執行機構電機運轉時，由于設計了電動優先操作切換機構，執行機構會自動回到電動操作方式 。

      HKM系列的執行機構標準手輪為頂裝手輪， 使得手動操作省力。

    手輪用來在電動出現故障時提供緊急的手動操作。當不需要手動操作時，亦可以把手柄鎖定在電動位置。

3.2.10 執行機構、的結構 

a.即使在現場將接線端蓋打開，單獨密封的端子箱也可電動裝置的完整性。

b.現場操作控制繼電器和工作方式采用隔離的磁激勵方式，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，以適應執行機構的安裝方位。另外，通過密封的顯示窗，使用的紅外遙控器對執行機構進行設定和診斷，不需要在現場打開電氣箱而暴露內部的控制電路，了灰塵和潮氣的侵蝕。

d.低慣量高轉矩電機。電機啟動后能夠峰值轉矩，非勵磁時幾乎沒有限運動，電機線圈內裝有的溫度繼電器，可以地避免電機處于過熱狀態。

e.設計的固態電路檢測執行機構的轉矩，避免了使用轉矩控制的彈簧繼電器和杠桿。

f.蝸桿在油浴槽內驅動蝸輪，可限度地不同環境下執行機構的壽命。

g.閥位計數器可地測量和控制執行機構的行程，即使斷電后重新上電，也能閥位計數的準確性。

h.直接驅動手輪可在電源出現故障時，提供的緊急手動操作。

i.手動/電動離合器即使在電機轉動時也可操作。

注：當電機轉動時離合器將自動切換到電動狀態，除非手柄被有意鎖在手動位置。

j.為壽命并易于拆卸而設計的可潤滑的推力座，可在不改變閥位的情況下卸下執行機構。

k.為了便于與閥門配合，可拆卸的驅動軸套可與閥桿進行配制加工。

l.為了便于改變執行機構的輸出速度，電機軸與蝸桿軸是相互的。

m.支持HART、Modbus、CAN、Profibus和FF等開放式的現場總線。 

3.2.11 執行機構的爆結構設計 

      執行機構的爆結構設計是根據：GB3836.1-2000《性氣體環境用電氣設備部分通用要求》和GB3836.2-2000《性氣體環境用電氣設備第2部分隔爆型“d”》有關規定要求設計的隔爆性產品， 隔爆標志為ExdIIBT4。  適用于含有ⅡA、ⅡB級、T1~T4級性混合物的1、2工區環境， 大氣壓力86 KPa ~106KPa，環境溫度 -30℃～ +70℃。

3.2.11.1 良好的密封性

      主殼體與配合件的結合面較長，間隙較小，起到了隔爆的作用，同時，采用的骨架旋轉油封、優良的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GB3836.2和附錄D 《隔爆型電纜引入裝置和襯墊的補充要求》設計的隔爆結構。螺紋結合長度及密封圈和電纜的結合寬度都合隔爆標準的要求。

3.2.11.3 爆型執行機構導線的引入連接，見圖3-8：

    電池腔與電氣腔、電機腔與電氣腔之間采用二級密封，了設備的隔爆性能。

    注：

    1.電纜直徑：Ф10（2根）、Ф14（1根）。

    2.不使用的進線口要用鋼制或黃銅制的螺紋堵密封。

3.2.11.4 爆型執行機構的視窗結構

      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， 否則會破壞隔爆面），雙層透明材料壓環壓緊的結構裝置滿足了GB3836.2中5.4、5.5和8.1的要求，詳見圖3-10。

      為了執行機構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，執行機構的液晶顯示屏提供了四種設置：

a.執行機構水平方向安裝（手輪朝上），液晶顯示屏按正常位置安裝；

b.執行機構朝下方向安裝（手輪朝下），液晶顯示屏按正常位置安裝，可用設定器將顯示方式設置為反顯示；

c.執行機構左側方向安裝（手輪朝左），液晶顯示屏靠近法蘭一側安裝；

d.執行機構右側方向安裝（手輪朝右），液晶顯示屏靠近法蘭一側安裝，可用設定器將顯示方式設置為反顯示。

以上由用戶提供執行機構的安裝方向，我公司按液晶顯示屏的正確設置供貨。如果用戶不便于提供執行機構的安裝方向，我公司可派工作人員現場設置液晶顯示屏。

 3.2.12 電子閂鎖功能

      執行機構在啟動高慣量負荷時很容易出現過轉矩的現象。為了能夠成功地啟動高慣量負荷，HKM執行機構在發出激勵電機的信號后的數秒時間內暫時禁止轉矩保護功能。這即為電子閂鎖功能。如果在發出激勵電機的信號后的數秒內執行機構沒能動作，則控制電路會自動撤消對電機的供電。電子閂鎖功能對于開啟長時間處于關閉位置的閥門很。

3.2.13 在主電源掉電時數據保存功能

      在主電源掉電時，由電池給閥位檢測電路供電，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）和給四個狀態指示繼電器供電。無論是主電源掉電還是更換電池，閥位都將被保存。建議應在主電源有電時更換電池。

3.2.14 應用范圍

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HKM20  調節扭矩/扭矩N.M（轉速24）  

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