電動執(zhí)行機構(gòu)講義

1、電動執(zhí)行機構(gòu)講義一、概述執(zhí)行機構(gòu)，又稱執(zhí)行器，是一種自動控制領(lǐng)域的常用機電一體化設(shè)備（器件），是自動化儀表的三大組成部分（檢測設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備）中的執(zhí)行設(shè)備，將控制信號轉(zhuǎn)換成相應的動作，以控制閥內(nèi)截流件的位置或其它調(diào)節(jié)機構(gòu)的位置。信號或驅(qū)動力可以為氣動的、電動的、液動的或此三者的任意組合。主要是對一 些設(shè)備和裝置進行自動操作，控制其開關(guān)和調(diào)節(jié)，代替人工作業(yè)。按動力類型可分為氣動、液動、電動、電液動等幾類；按運動形式可分為直行程、角行程、回轉(zhuǎn)型（多轉(zhuǎn)式）等幾類。由于用電做為動力有其它幾類介質(zhì) 不可比擬的優(yōu)勢，因此電動型近年來發(fā)展最快，應用面較廣。電動型按不同標準又可分為：組合式結(jié)構(gòu)、機電

2、一體化結(jié)構(gòu)、電器控制型、電子控制型、智能控制型（帶HART、 FF協(xié)議）、數(shù)字型、模擬型、手動接觸調(diào)試型、紅外線遙控調(diào)試型等。它是伴隨著人們 對控制性能的要求和自動控制技術(shù)的發(fā)展而迅猛發(fā)展的。早期的工業(yè)領(lǐng)域，有許多的控制是手動和半自動的，在操作中人體直接觸工業(yè)設(shè)備的 危險部位和危險介質(zhì)（固、液、氣三態(tài)的多種化學物質(zhì)和輻射物質(zhì)），極易造成對人的傷害，很不安全；設(shè)備壽命短、易損壞、維修量大； 采用半自動特別是手動控制的控制效率很低、誤差大，生產(chǎn)效率低下。 基于以上原因，執(zhí)行機構(gòu)逐漸產(chǎn)生并應用于工業(yè)和其他控制領(lǐng)域，減少和避免了人身傷害和設(shè)備損壞，極大的提高了控制精確度和效率，同時也極大提高了生產(chǎn)效率

3、。今年來，隨著電子元器件技術(shù)、計算機技術(shù)和控制理論的飛速發(fā)展，國內(nèi)外的執(zhí)行機構(gòu)都已跨入智能控制的時代。二、DKJ系列角行程電動執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)與工作原理見圖比例式電動執(zhí)行機構(gòu)是一個以兩相伺服電動機為動力源的位置伺服機構(gòu)，由電動伺服放大器和積分式電動執(zhí)行機構(gòu)組成，積分式電動執(zhí)行機構(gòu)由兩相伺服電動機、減速器和位置發(fā)送器組成，系統(tǒng)圖1。圖1 執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)原理圖對于比例式執(zhí)行機構(gòu)（當電動操作器為“自動”工作狀態(tài)或未接入電動操作器時），當伺服放 大器的輸入端有控制信號輸入時，此信號與來自位置發(fā)送器的位置反饋信號進行比較，比較后的信 號偏差經(jīng)過放大，使功率級導通相應回路以驅(qū)動兩相伺服電動機轉(zhuǎn)動，使減速器的輸出

4、軸朝著減小 這一偏差方向轉(zhuǎn)動（位置發(fā)送器不斷將輸出軸的實際位置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栁恢梅答佇盘柣厮欧糯笃鳎┲钡叫盘柶钚∮谒绤^(qū)為止，此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上。輸出軸的行 程與輸入信號成比例關(guān)系。 對于積分式執(zhí)行機構(gòu)，置電動操作器為“手動”狀態(tài)，按下電動操作器的“關(guān)”或“開”按鈕，伺服電動機通電旋轉(zhuǎn)，減速器的輸出軸朝著“關(guān)”或“開”的方向轉(zhuǎn)動，位置發(fā)送器將輸出軸的實際位置不斷轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栁恢梅答佇盘査突仉妱硬僮髌鞯拈y位開度表，當閥位開度表的反饋信號顯示輸出軸已經(jīng)轉(zhuǎn)動到需要的位置時，放開電動操作器的按鈕，伺服電動機斷電停轉(zhuǎn)，輸出軸停止轉(zhuǎn)動，輸出軸的轉(zhuǎn)動量與通電時間成積分關(guān)系。 電動機為

5、鼠籠式兩相交流伺服電動機。該電動機轉(zhuǎn)子內(nèi)阻較大，具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和較軟的機械特性。在伺服電動機的尾部裝有制動裝置，能在電動機失電后迅速制動，有效地限制輸出軸的 慣性惰走及負載反作用力矩的影響，使輸出軸準確地停止在確定的位置上，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電動執(zhí)行機構(gòu)采用交流電容器做為兩相伺服電動機的分相電容，提高了產(chǎn)品的可靠性。 減速器采用一級圓柱齒輪和一級漸開線小齒差行星齒輪傳動，具有傳動比大、體積小、效率高、噪音小、壽命長等特點。在減速器上設(shè)置了手輪裝置供就地調(diào)整和操作，手輪轉(zhuǎn)動方向與輸出軸相同。 伺服電動機安裝在減速器上，它的后罩上有手柄，可以左右轉(zhuǎn)動進行“電動”與“手動”狀態(tài) 切換，在安裝調(diào)試

6、及系統(tǒng)或線路出現(xiàn)故障時可斷開電源，拉出手輪至“手動”位置（電動機的手也扳至“手動”位置）進行就地操作。在減速器的端蓋上配置有兩塊由T型槽螺釘和螺母緊固的制動塊，這就是角行程執(zhí)行機構(gòu)的機械 限位裝置。 位置發(fā)送器由傳動裝置、傳感元件、電源裝置、放大電路及凸輪微動開關(guān)等組成。輸出軸 的轉(zhuǎn)角變化通過齒輪帶動凸輪和導電塑料電位器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，電位器的電阻變化通過放大電路轉(zhuǎn)化成位置反饋電流信號做為位置發(fā)送器的輸出，在放大電路印制線路板上裝有兩個電位器：“0%”電位器和“100%”電位器分別用來調(diào)整位置反饋電流的下限和上限。 在帶動導電塑料電位器轉(zhuǎn)動的軸上裝有2個可調(diào)的凸輪可以分別使2個微動開關(guān)動作?？拷鼘щ?/p>

7、 塑料電位器的凸輪微動開關(guān)可以切斷使輸出軸順時針轉(zhuǎn)動（面對輸出軸觀察（注：以下均如此）的電動機回路，另一個凸輪微動開關(guān)可以切斷使輸出軸逆時針轉(zhuǎn)動的回路。這兩組凸輪微動開關(guān)組成了執(zhí)行機構(gòu)的電氣限位裝置。 位置發(fā)送器上有2個插頭座，其中的14線矩形插頭座X1連接電源、接地、電動機控制電路和傳輸位置反饋信號，3線圓形插頭X2連接伺服電動機（已接線）。 位置反饋信號可調(diào)整為兩種狀態(tài)：正作用或反作用。 當執(zhí)行機構(gòu)的輸出軸順時針轉(zhuǎn)動時，位置反饋電流增加稱之為正作用。 當執(zhí)行機構(gòu)的輸出軸順時針轉(zhuǎn)動時，位置反饋電流減少稱之為反作用。三、電動執(zhí)行機構(gòu)的校核每臺電動執(zhí)行機構(gòu)在出廠前均已按標準進行了嚴格檢驗，考慮到

8、運輸及貯存影響，為確保使用 安全，請用戶在安裝使用之前進行如下校核：1.使現(xiàn)場的動力條件、環(huán)境條件符合規(guī)定。 2.執(zhí)行機構(gòu)名牌標識的各項內(nèi)容符合系統(tǒng)及閥門正常工作的需要。 3.絕緣電阻校核用500E兆歐表測量各組導線間及其與機殼間的絕緣電阻，應符合規(guī)定。 4.機械校核 4.1緊固件檢查 各緊固件無松動現(xiàn)象，如有松動，務必用旋具擰緊。 4.2可動零部件檢查 手輪及電動機后罩上的手柄（以下簡稱電動機手柄）在“手動”“電動”位置間切換靈活， 在規(guī)定位置上能被內(nèi)部的鋼球可靠定位（手輪軸上的鋼球壓力可用手輪前面的緊定螺釘調(diào)整，）在 “電動”位置手輪空轉(zhuǎn)靈活。5.接插件檢查 各插頭插座安裝牢固、接觸牢靠，

9、卸下插頭，檢查各接觸對應無銹蝕、變形等影響接觸的缺陷。 6.接線 按本說明書的接線圖（圖2）接線。圖2-A 不接電動操作器的比例式執(zhí)行機構(gòu)接線圖圖2-B 接DFD-05 電動操作器的比例式執(zhí)行機構(gòu)接線圖圖2-C 接DFD-09 電動操作器的比例式執(zhí)行機構(gòu)接線圖圖2-D 接DFD-05電動操作器的積分式執(zhí)行機構(gòu)接線圖7.執(zhí)行機構(gòu)工作狀態(tài)校核 7.1.比例式執(zhí)行機構(gòu)工作狀態(tài)的校核 a.伺服放大器的校核 去掉位置反饋信號接線，接通伺服放大器電源，放大器的指示燈亮。 當放大器的輸入端無任何外接信號時，調(diào)整調(diào)零電位器使用前級輸出電壓為零（在伺服放大器 安裝使用說明書標識的測量棒上測量），然后在任意一個輸

10、入通道（1-2，3-4端子間）加入不小于 1.5%輸入量程的直流信號，前級輸出電壓不小于0.5V。b.工作信號范圍校核 恢復位置反饋信號通道并在其中串接量程為020mA的直流電表，接通放大器及執(zhí)行機構(gòu)電源，在放大器輸入端施加工作信號范圍下限信號，伺服電動機轉(zhuǎn)動，執(zhí)行機構(gòu)輸出軸逆時針轉(zhuǎn)動，位置反饋信號向接近輸出信號的方向變化，當輸出軸轉(zhuǎn)動到額定行程下限時，電流表顯示的位置反 饋信號為工作信號范圍下限，電動機停止轉(zhuǎn)動，輸出軸停止轉(zhuǎn)動。 改變輸入信號至工作信號范圍上限值，執(zhí)行機構(gòu)輸出軸順時針轉(zhuǎn)動，當輸出軸轉(zhuǎn)動到額定行程 上限時，電流表顯示的位置反饋信號也為工作信號范圍上限，電動機停止轉(zhuǎn)動，輸出軸停止

11、轉(zhuǎn)動。 此時若轉(zhuǎn)動位置發(fā)送器上的“100%”電位器，輸出軸的位置將發(fā)生變動。c.死區(qū)調(diào)整產(chǎn)品在出廠時已調(diào)整好死區(qū)，一般不需進行調(diào)整，如果出現(xiàn)振蕩說明死區(qū)過小，可以調(diào)整伺服 放大器的“穩(wěn)定”或“死區(qū)調(diào)節(jié)”電位器，增大死區(qū)，使機構(gòu)穩(wěn)定，但不可調(diào)整過大，使靈敏度降低。 d.正作用變?yōu)榉醋饔贸鰪S時，執(zhí)行機構(gòu)一般均按正作用接線和調(diào)整，如需要反作用的執(zhí)行機構(gòu)用戶可做如下調(diào)整：(1)變換伺服放大器與積分式執(zhí)行機構(gòu)之間關(guān)于電動機的接線。 按接線圖2-A將放大器端子-X0與執(zhí)行機構(gòu)端子-X1的 原接線 -X0：12接-X1：8，-X0：10接-X1：3 改為 -X0：10接-X1：8，-X0：12接-X1：3。

12、 按接線圖2-B將放大器端子-X0與操作器端子-X4的 原接線 -X0：10接-X4：1，-X0：12接-X4：2 改為 -X0：10接-X4：2，-X0：12接-X4：1。 (2)變換位置反饋信號的變化方向。 將導電塑料電位器焊接頭1、3上的導線對調(diào)整重新焊接。e.在放大器的輸入端逐漸增加或減小直流信號，輸出軸將相應轉(zhuǎn)動，輸入信號與轉(zhuǎn)角應符合輸入輸出特性曲線如圖3。 7.2.積分式執(zhí)行機構(gòu)工作狀態(tài)校核。 a.輸出軸轉(zhuǎn)動方向校核 接通電源按動電動操作器“開”按鈕，輸出軸順時針轉(zhuǎn)動，位置反饋信號將增加，按動電動操 作器“關(guān)”接鈕，輸出軸將逆時針轉(zhuǎn)動，位移反饋信號將減少，如需要實現(xiàn)反作用請改變執(zhí)行

13、機構(gòu) 端子-X1與DFD-05電動操作器端子-X4的接線，即將原-X1：35接-X4：11及-X1：810接-X4：13改為 -X1：35接-X4：13及-X810接-X4：11。 b.變換位置反饋信號的變化方向 按本章7.1d(2)的方法。 C.輸出軸的轉(zhuǎn)角與位置反饋信號應符合輸出反饋特性曲線如圖4。四、電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)整工作位置調(diào)整：松開緊固制動塊的螺母，卸下電動機插頭，拆下位置發(fā)送器罩蓋，將手輪及電動機手柄置于“手動”位置，搖動手輪使輸出軸轉(zhuǎn)動到對應于位置反饋電流下限的位置（以下簡稱下限位置）。 根據(jù)工作狀態(tài)是正作用還是反作用使一個制動塊緊貼住輸出臂，緊固好固定制動塊的螺母，搖動手輪（正

14、作用時順時針轉(zhuǎn)動，反作用時逆時針轉(zhuǎn)動），使輸出軸轉(zhuǎn)動90(此位置以下簡稱上限位置）。使另一個制動塊緊貼住輸出臂另一側(cè)，緊固好螺母。根據(jù)對于凸輪微動開關(guān)的說明，調(diào)整凸輪，使其在輸出軸位于兩個極限位置時使相應的微動開關(guān)動作，將凸輪軸上的圓螺母緊固好。接好電動機插頭，將手輪及電動機手柄置于“電動”位置，接通電源，使輸出軸往復旋轉(zhuǎn)，觀察調(diào)整的正確性。將輸出軸轉(zhuǎn)動到下限位置，松開緊固導電塑料電位器的壓板上的螺釘，握住電位器使之緩慢轉(zhuǎn)動到位置反饋電流為工作信號范圍下限時為止，緊固好壓板上的螺釘。如有差異可調(diào)整印制電路板上的“0%”電位器，接通電動機使輸出軸向上限方向轉(zhuǎn)動，位置反饋電流應增加（如位置反饋電流

15、在減少到某一點后突然陡上又減少，則須將導電塑料電位器上的1、3接線頭對調(diào) 并重新調(diào)整位置反饋電流下限。當輸出軸到達上限后，調(diào)整印制線路板上的100%電位器，使位置反饋信號為工作信號范圍上限。 對于比例式執(zhí)行機構(gòu)，接入伺服放大器，使輸入信號為工作信號范圍下限，輸出軸應轉(zhuǎn)動到下限位置，如偏離，可調(diào)整導電塑料電位器或印制電路板上的0%電位器；使輸入信號為工作范圍上限，輸出軸應轉(zhuǎn)動到上限位置，如偏離，可調(diào)整印制電路板上的100%電位器。 調(diào)整完畢，裝好位置發(fā)送器的罩蓋。ZKJ-510型電動執(zhí)行機構(gòu)在本公司按工藝要求是反作用力的。執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成，輸入信號變大，調(diào)節(jié)輸出變小-反作用調(diào)節(jié)器。反之為正作用執(zhí)行器。4-20mA100%-正作用。SJ-150 型電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)校與ZKJ-510型電動執(zhí)行機構(gòu)大致相同。a. 輸出軸運動方向定義及調(diào)整 根據(jù)現(xiàn)場要求，確定輸出軸關(guān)向、開向的位置。若運行方向與定義不符，則調(diào)整電機端子接線即可。b. 機械限位的調(diào)整（1） 拆下兩個限位螺釘，將機構(gòu)行至“全關(guān)”位置。（2） 將一個限位螺釘旋入靠近“全關(guān)”位置限位螺栓的螺孔內(nèi)緊固；松開緊固螺釘，調(diào)整限位螺栓與該限位螺釘接觸，調(diào)整后緊固。（3） 將另一個限位螺釘隔三個孔旋入后緊固。（當全行程為90時）（4） 將機構(gòu)行至“全開”位置。按上述方法調(diào)整開限位螺栓。c.