[发明专利]一种电动执行器扭矩控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动执行器扭矩控制系统及其控制方法，能够实现对电动执行器扭矩的实时检测和保护。

背景技术

目前电动执行器和阀门电动装置在应用现场运行过程中，控制阀门等现场设备做旋转式或直线运动，系统根据外部负载的需求动态调节系统的扭矩输出。

按行业要求，电动执行器和阀门电动装置在实际工作过程中，系统必须能够实时检测扭矩的输出，一旦出现阀门电动装置咬死、负载过大等异常状况，系统输出的扭矩将发生变化；当主控系统检测到当前扭矩值大于系统预设的扭矩保护阀值时，处理器使控制系统立刻采取预设保护动作。

随着电动执行器行业的不断深入发展，对控制系统的要求也不断提高，控制系统的设计强调了对扭矩检测和保护装置的准确性、维护便捷性、稳定性的综合要求。传统的电动执行器通过机械式或通过压力传感器感应扭矩，此方法在实际应用中会碰到设置扭矩参数繁琐、系统稳定性不高、作业效率低、响应速度慢等问题。因此，无法满足行业对控制系统扭矩保护装置准确性、维护便捷性、稳定性的综合性要求。

发明内容

为了消除现有电动执行器领域在扭矩检测和保护功能上存在的诸多缺陷，本发明的目的是提供一种通过对电动执行器扭矩位移传递装置的实时检测，来实现电动执行器阀门控制扭矩的智能检测和保护；利用对位移量的非接触性检测，以实现电动执行器扭矩实时检测。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种电动执行器扭矩控制系统，包括：

一主控系统，

一与主控系统相连接的信号处理电路，

一与信号处理电路连接的位移检测系统，所述位移检测系统包括一信号采集电路，所述信号采集电路将可测量物理位移变化量转换为电信号变化参量后，将电信号变化参量传输给信号处理电路，电信号经过信号处理电路放大整形后传输给主控系统；

还包括一电机驱动电路，所述电机驱动电路接受主控系统的控制指令，调节电机的转动。

在本发明的一个优选实施例中，所述位移检测系统还包括：

一与蜗轮啮合的蜗杆，

一与蜗杆连接的蜗杆位移转换机构，所述蜗杆位移转换机构将所述蜗杆的机械位移变化量转换成可测量物理位移变化量。

在本发明的一个优选实施例中，所述蜗杆位移转换机构包括一设置蜗杆端部的铁氧体磁芯，以及一对平行极板构成的电容器，所述铁氧体磁芯置于一对平行极板之间，该蜗杆位移转换机构将蜗杆的机械位移变化量转换为直线位移变化量。

在本发明的一个优选实施例中，所述蜗杆位移转换机构包括一设置蜗杆端部的铁氧体磁芯，以及一电感绕组，所述铁氧体磁芯置于电感绕组形成的圆柱体中空部位，该蜗杆位移转换机构将蜗杆的机械位移变化量转换为直线位移变化量。

在本发明的一个优选实施例中，所述蜗杆位移转换机构包括一设置蜗杆端部的丝杆，一与丝杆联动的齿轮传动机构，以及一设置丝杆上的螺纹机构，所述丝杆和螺纹机构配合，该蜗杆位移转换机构将蜗杆的机械位移变化量转换为为角位移变化量。

在本发明的一个优选实施例中，可测量物理位移为直线位移或角位移。

电动执行器扭矩控制方法，包括如下步骤：

1）电动执行器产生扭矩后，蜗轮转动，带动与蜗轮连接的蜗杆轴向窜动，使蜗杆产生轴向位移；

2）蜗杆位移转换机构将蜗杆的轴向位移转换为可测量物理位移，其中信号采集电路将可测量物理位移变化量转换为电信号变化参量；

3）信号采集电路将电信号变化参量进行采集并输出给到信号处理电路；

4）信号处理电路接收信号采集电路输出的电信号变化参量，通过处理变为电动执行机构主控系统可识别的数字信号，并传输给主控系统；

5）主控系统对步骤4）中的电信号处理后，计算出此时的扭矩数值，并根据相应的扭矩参数对电机驱动电路发出控制指令，如保持状态和停止运行，来保护电动执行器。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明可在现有电动执行器和阀门电动装置控制系统的基础上增加一套位移检测系统，通过与位移检测系统和信号处理系统和电动执行器的主控系统组成一套完整的扭矩控制系统，在不用更换整机电控系统的前提下，只需更改蜗杆的机械结构，以及增加位移检测系统和信号处理电路，就可以实现对电动执行器扭矩的实时检测和监控。

本发明为电动执行器和阀门电动装置控制系统的研发和生产提供了简便、高效的方式，推进了电动执行器行业技术水平的提高和发展。

附图说明