一種新型的智能型電液集成執行器

執行器作為一種動力裝置，不僅已經廣泛的應用于各種閥門的驅動、控制中，而且也正在被更多的用戶應用在幾乎任何需要動力驅動的部位。如果按執行器驅動裝置的類型劃分的話可分為電動執行器、氣動執行器和電液執行器三大類。

　目前使用最多的是電動和氣動執行器，其原因為電動執行器體積小使用方便可以實現調節控制，氣動執行器在有氣源的條件下結構簡單，但二者也同時有自身無法克服的缺點，比如電動執行器實現大驅動力比較困難，而且存在使用壽命和維護問題；而氣動執行器則存在穩定性和控制精度不高的問題等。
　　而電液執行器（包括高精度的電液伺服控制執行器）則可以很容易的實現大驅動力控制，高精度的調節控制和快速開關控制，那么為什么這種驅動器應用的不多呢？其原因主要是過去電液執行器往往需要配套使用一個液壓站或者帶一套伺服控制系統致使體積龐大，往往存在泄漏等問題，而且使用成本很高（能耗和維護費用）。因而僅在少數需要大驅動力或高精度調節控制的時候才使用。
　目前一種由美國KOSO公司生產的新型的REXA電液集成執行器已經進入中國市場并在很多領域得到了應用，REXA電液執行器是一種智能型機、電、液一體化的執行器，它有兩個系列Xpac和Mpac，其中Xpac執行器是一種專用于調節、由微處理器控制的集成型的電液執行器。其調節性能與目前我們常見的電液伺服執行機構可以媲美。Mpac是專用于開關控制的電液執行器，有著優良的穩定性和可靠性。REXA執行器因其高度集成化的設計改變了傳統電液執行器體積龐大的缺點，而電液執行器優良的控制性能卻得到了保證和提高。下面簡單介紹一下Xpac系列執行器的組成、原理和性能特點。
　　REXA執行器主要由兩大部分組成即執行器（集成在一起的液壓缸和電液動力組件）和控制箱部分。在使用中執行器安裝在被驅動裝置上，控制箱可根據需要遠程或就近安裝，二者由電纜連接，電纜包括動力電纜、控制電纜和反饋電纜，長度最長可達150米，方便的實現遠距離控制。
　　執行器部分的核心是電液動力模塊，該模塊由馬達、齒輪泵、流量配對閥、儲油箱、電加熱器和旁路電磁閥（彈簧失效單元特有）等組成。動力模塊有B、C、1／4D、1／2D和D五種規格。這些規格的動力模塊均以2000psi（13.78Mpa）的壓力把油傳遞到液壓缸，而由于其內部不同的泵和馬達組合，產生不同的最大流量和由此使執行器產生不同的最大行程速度。更大的速度可采用將若干動力模塊組合在一起的方法或采用REXA特有的增壓泵系統來獲得。這種模塊形式的結構不僅提高了通用性，保證了產品性能的穩定，而且減少了備件的庫存量。
　　那么REXA Xpac執行器是如何實現高性能的調節控制的呢？這里不能不提到其專利的流量配對（Flow Match System）系統（見下圖）這一液壓控制方面的最新技術。該系統使得執行器內部流體壓力得以獨立于外部載荷的大小和方向而保持恒定，是執行器可以對控制信號迅速作出反應，輸出平滑、精確的操作從而使系統取得其他方式極難達到的定位效果。流量配對系統允許Xpac以增量的方式定位，馬達和泵只在執行其需要動作時運轉，一旦油缸輸出到達預定位置，泵馬達即停止工作，流量配對系統可確保Xpac原位鎖定，系統的調節任務不受泵馬達啟、?；蚍崔D的影響。
　　控制箱包括位置控制處理器、電源、馬達驅動器、保險絲、濾波器和一個終端，位置處理器（PCP）包括一個8位80C52微處理器，一個用于程序存儲的32KB EEPROM存儲器，一個用于數據存儲的2KB EEPROM，一個12位A/D轉換器和一個3鍵5位顯示板。PCP同時提供兩個安裝可選I/O接口板的連接器。
　　Xpac由位置控制處理器（PCP）控制。在PCP操作設置中有自動、設定和現場三種操作模式。在調節操作中，PCP處于自動模式。在設定模式中使用者可以利用鍵盤和顯示板，通過一些簡單的操作步驟對速度、行程、死區可控制信號等各種參數進行設定。在現場模式中，允許利用PCP鍵盤手動操作。
　 執行器的動作過程是執行器根據設置時確定的行程和信號范圍，PCP把外部送入的控制信號轉化為目標位置，執行器的當前位置通過裝在執行器上的反饋組件測定。目標位置和當前位置的差值為控制偏差。如果偏差超出了死區（用戶設定），PCP將啟動馬達重新校正。
　　雙向齒輪泵通過兩個流量配對閥（FMV1和FMV2）中的一個來使雙作用缸的任一側增壓，為把活塞移動到左邊，通過A端口使FMV2加壓，閥芯在壓差作用下左移打開逆止閥，液壓油可從端口D流到B，從端口A流到E，在從D流出的油壓作用下活塞向左移動。需要說明的是在圖示活塞的運行方向和負載方向相反的情況下，由于B、C端口的壓力很低，幾乎為大氣壓力，此時FMV2還起到節流閥的作用使D腔保持適當的背壓，從而保證系統運行平穩。當油缸輸出到達指定位置時泵停止工作，兩個逆止閥均關閉，液壓油留在缸內，馬達不需要操作就可以使液壓缸的位置得以保持。
　　Xpac執行器的輸出形式有直線位移或角位移可選。直線位移推力從0.9噸到53噸；角位移扭矩從68Nm到45194Nm，足以滿足大多數的控制力要求。直線位移速度根據不同模塊和出力而不同，如8896Nm出力時最大可達101mm／s；角位移速度同樣根據不同模塊和出力而不同，如282Nm出力時可達0.55s/90°。死區：0.1％，可利用PCP在0.1％－0.5％之間調整。定位精度小于全行程的0.15％。線性度小于全行程的0.05％。重復精度小于全行程的0.10％。正常工作溫度：－12～90℃。對于一些特殊和高難度的應用，如最小控制點設定、流量特性描述和水錘抑制（雙速）以及喘振控制等，REXA均能提供可選軟件或硬件配置。
　　具有這樣復雜的控制功能和優良的控制特性的REXA執行器，安裝使用起來卻非常的簡單、方便。它可以很輕松的和各種閥門配套使用，也可以替代復雜的伺服控制機構，輕松的實現各種精密控制要求。目前REXA執行器在電廠設備、石化管線、冶金設備、水處理廠調節閥以及各種燃氣動力管道閥門上已經有了越來越多的應用。
　　總之，REXA執行器是集成了電動操作的簡易性，液壓的動力快速，固態電子的可靠性和用戶配置操作的靈活性，從而簡化了液壓系統的使用、調節、診斷和維護的革命性技術，這一技術值得大力推廣和應用。